Κροτονικό οξύ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Κροτονικό οξύ
Crotonic acid.svg
Crotonic-acid-3D-balls-B.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Κροτονικό οξύ[1]
Άλλες ονομασίες 2-βουτενικό οξύ
β-μεθυλακρυλικο οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C4H6O2
Μοριακή μάζα 86,09 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3CH=CHCOOH
Συντομογραφίες MeCH=CHCOOH
Αριθμός CAS 107-93-7
SMILES CC=CC(=O)O
InChI 1/C4H6O2/c1-2-3-4(5)6/h2-3H,1H3,(H,5,6)
PubChem CID 637090
ChemSpider ID 552744
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης >95
Γεωμετρικά ισομερή 2
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 70-73 °C
Σημείο βρασμού 185-1891 °C
Πυκνότητα 1020 kg/m3
Χημικές ιδιότητες
pKa 4,69
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
85,56 °C
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το κροτονικό οξύ[2] (αγγλικά crotonic acid) είναι οργανική χημική ένωση με μοριακό τύπο C4H6O2, αν και συνηθέστερα παριστάνεται με τον ημισυντακτικό του τύπο, E-CH3CH=CHCO2H. Έχει ένα γεωμετρικό ισομερές, το ισοκροτονικό οξύ, που αποτελεί το Z-2-βουτενικό οξύ. Η ονομασία «κροτονικό οξύ» προέρχεται από το κροτονέλαιο, επειδή πιστεύονταν (εσφαλμένα) ότι αποτελεί προϊόν σαπωνοποίησής του. Όταν χρειάζεται, (ανα)κρυσταλλώνεται από θερμό νερό.

Ισομέρεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ έχει ένα γεωμετρικό ισομερές, καθώς και πολλά ισομερή θέσης, από τα οποία τα σημαντικότερα είναι τα ακόλουθα:

  1. 2-βουτιν-1,4-διόλη, με ημισυντακτικό τύπο HOCH2C≡CCH2OH.
  2. γ-βουτυρολακτόνη, με γραμμικό τύπο Gamma-Butyrolactone.svg.
  3. Ισοκροτονικό οξύ, με ημισυντακτικό τύπο Ζ-CH3CH=CHCOOH.
  4. Βουτανοδιόνη, με ημισυντακτικό τύπο CH3COCOCH3.
  5. Δι(οξιράνιο), με γραμμικό τύπο Diepoxybutane.svg.
  6. 1,4-διοξένιο, με γραμμικό τύπο 1,4-Dioxene.svg.
  7. Μεθυλοπροπενικό οξύ, με ημισυντακτικό τύπο CH2=C(CH3)COOH.
  8. Προπενικός μεθυλεστέρας, με ημισυντακτικό τύπο CH2=CHCOOCH3.
  9. Βουτανοδιάλη, με ημισυντακτικό τύπο HCOCH2CH2CHO.
  10. Αιθανικός βινυλεστέρας, με ημισυντακτικό τύπο CH3COOCH=CH2.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Είναι ένα μέλος της ομόλογης σειράς των αλκενικών οξέων, δηλαδή των αλειφατικών μονοκαρβοξυλικών οξέων με ένα διπλό δεσμό. Ο διπλός δεσμός του κροτονικού οξέος βρίσκεται σε συζυγή θέση (δηλαδή με έναν απλό δεσμό ενδιάμεσα) με εκείνον του καρβονυλίου του καρβοξυλίου του.

Δεσμοί[3]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C#4-H σ 2sp2-1s 109 pm 3% C- H+
C#2,#3-H σ 2sp2-1s 106 pm 3% C- H+
C#4-C#3 σ 2sp3-2sp2 151 pm
C#3=C#2 σ 2sp2-2sp2 134 pm
π 2p-2p
C#2-C#1 σ 2sp2-2sp2 147 pm
C=O σ 2sp2-2sp2 132 pm 19% C+ O-
π 2p-2p
C-O σ 2sp2-2sp3 147 pm 19% C+ O-
O-H σ 2sp3-1s 96 pm 32% O- H+
Γωνίες
HC#2,#3H 120°
HC#2C#3 120°
CCO 120°
COO 120°
OCO 120°
COH 104,45°
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[4]
Ο (OH) -0,51
Ο (=O) -0.38
C#4 -0,09
C#2,#3 -0,03
Η (HC) +0,03
Η (OH) +0,32
C#1 +0,57

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ μπορεί να ληφθεί με αρκετές μεθόδους, μερικές από τις οποίες είναι οι ακόλουθες:

Με οξείδωση Ε-2-βουτενάλης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με οξείδωση Ε-2-βουτενάλης παράγεται κροτονικό οξύ:[5]

Με συμπύκνωση αιθανάλης και μαλονικού οξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με συμπύκνωση αιθανάλης και μαλονικού οξέος, με τη χρήση πυριδίνης (Py) ως διαλύτη, παράγεται κροτονικό οξύ:[6]

Με υδρόλυση 3-βουτενυλονιτριλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλκαλική υδρόλυση 3-βουτενυλονιτριλίου παράγεται κροτονικό οξύ, μετά από ενδιάμεση μετάθεση του διπλού δεσμού:[7][8]

Με αφυδάτωση 3-υδροξυβουτανικού οξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αφυδάτωση 3-υδροξυβουτανικού οξέος, που πραγματοποιειται με απλή απόσταξη του τελευταίου, παράγεται κροτονικό οξύ:[9]

Κρυσταλλογραφικές ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ κρυσταλλώνεται στο μονοκλινές κρυσταλλικό σύστημα, στην ομάδα διαστήματος P21/a (ομάδα διαστήματος 14, θέση 3) με παραμέτρους πλέγματος a = 971 pm, b = 690 pm, c = 775 pm και β = 104.0°. Η μονάδα κελιού περιέχει τύπο 4 μονάδων.[10]

Αντιδράσεις και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υδρογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ μετατρέπεται σε βουτυρικό οξύ με υδρογόνωση, για παράδειγμα με αναγωγή με ψευδάργυρο και θειικό οξύ:[11]

Αλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ, μετά από αλογόνωση με χλώριο ή βρώμιο, μετατρέπεται σε 2,3-διαλοβουτανικό οξύ:[11]

Υδραλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ, μετά από υδραλογόνωση με υδροβρώμιο, μετατρέπεται σε 3-βρωμοβουτανικό οξύ:[11][12]

Υδροξυαλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ, μετά από υδροξυαλογόνωση με υποχλωριώδες οξύ, μετατρέπεται σε 3-υδροξυ-2-χλωροβουτανικό οξύ:[13]

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ μπορεί να οξειδωθεί με αλκαλικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου, σχηματίζοντας 2,3-διυδροξυβουτανικό οξύ:[11]

Εστεροποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ, μετά από εστεροποίηση με κάποια αλκοόλη (ROH), σχηματίζει τον αντίστοιχο κροτονικό αλκυλεστέρα:[13]

Ανυδρίτης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κροτονικό οξύ, μετά από συνθέρμανση με οξικό ανυδρίτη [(CH3CO)2O], σχηματίζει κροτονικό ανυδρίτη:[14]

Θρεονίνη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ρακεμεική (DL-)θρεονίνη μπορεί να παραχθεί από το ρακεμεικό κροτονικό οξύ με α-ενεργοποίηση, χρησιμοποιώντας αμμωνία και οξικό υδράργυρο[15]

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
  • Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
  • Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
  • Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Σε μέρος της βιβλιογραφίας έτσι αναφέρεται μόνο το trans- ισομερές. Σε ένα άλλο μέρος ο όρος γενικεύεται και για το βουτεν-3-ικό οξύ, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιούνται τα προθέματα α- και β- για το διαχωρισμό.
  2. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  3. Τα δεδομένα προέρχονταιεν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  4. Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  5. Hans Beyer und Wolfgang Walter: Organische Chemie, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1984, (ISBN 3-7776-0406-2), S. 230.
  6. Hans Beyer und Wolfgang Walter: Organische Chemie, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1984, (ISBN 3-7776-0406-2), S. 229–230.
  7. A. Rinne, B. Tollens: "Ueber das Allylcyanür oder Crotonitril", in: Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1871, 159 (1), S. 105–109; doi:10.1002/jlac.18711590110.
  8. C. Pomeranz: "Ueber Allylcyanid und Allylsenföl", in: Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1906, 351, S. 354–362; doi:10.1002/jlac.19073510127.
  9. F. Beilstein: "Handbuch der organischen Chemie", 3. Auflage, 1. Band. Verlag Leopold Voss, 1893. S. 506 (Volltext).
  10. Shimizu, S.; Kekka, S.; Kashino, S.; Haisa, M. (1974). «Topochemical Studies. III. The Crystal and Molecular Structures of Crotonic Acid, CH3CH=CHCO2H, and Crotonamide, CH3CH=CHCONH2». Bulletin of the Chemical Society of Japan 47 (7): 1627–1631. doi:10.1246/bcsj.47.1627. https://archive.org/details/sim_bulletin-of-the-chemical-society-of-japan_1974-07_47_7/page/1627. 
  11. 11,0 11,1 11,2 11,3 Heilbron (1953). «Crotonic acid». Dictionary of Organic Compounds 1: 615. https://archive.org/stream/dictionaryoforga011095mbp#page/n633/mode/2up. 
  12. Lovén, J. M.; Johansson, H. (1915). «Einige schwefelhaltige β-Substitutionsderivate der Buttersäure». Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 48 (2): 1254–1262. doi:10.1002/cber.19150480205. https://zenodo.org/record/1426589. 
  13. 13,0 13,1 Beilstein, F. (1893). Handbuch der organischen Chemie (στα Γερμανικά). 1 (3rd έκδοση). Verlag Leopold Voss. σελ. 562. 
  14. Clover, A. M.; Richmond, G. F. (1903). «The Hydrolysis of Organic Peroxides and Peracids». American Chemical Journal 29 (3): 179–203. https://archive.org/stream/americanchemical291903balt#page/178/mode/2up. 
  15. Carter, H. E.; West, H. D. (1955), "dl-Threonine", Org. Synth.; Coll. Vol. 3: 813