Χλωροκυκλοπροπάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Χλωροκυκλοπροπάνιο
C3chloride.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Χλωροκυκλοπροπάνιο
Χλωροκυκλοπροπάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C3H5Cl
Μοριακή μάζα 76,525 amu[1]
Σύντομος
συντακτικός τύπος
C3chloride.png
Αριθμός CAS 7393-45-5
SMILES ClC1CC1
Αριθμός EINECS 21230-988-0[2]
Δομή
Μοριακή γεωμετρία ο δακτύλιος των ανθρακατόμων σχηματίζει ισόπλευρο τρίγωνο
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 3
ισοπροπενυλοχλωρίδιο
προπενυλοχλωρίδιο-1
αλλυλοχλωρίδιο
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το κυκλοπροπυλοχλωρίδιο ή χλωροκυκλοπροπάνιο[3] έχει χημικό τύπο είναι C3H5Cl και σύντομο συντακτικό C3chloride.png. Ανήκει στα κυκλοαλκυλοαλογονίδια, δηλαδή στα μονοϊσοκυκλικά κορεσμένα οργανομονοαλογονίδια. Έχει τα ακόλουθα τρία (3) ισομερή θέσης:

  1. Προπενυλοχλωρίδιο-1 ή 1-χλωροπροπένιο.
  2. Ισοπροπενυλοχλωρίδιο ή 2-χλωροπροπένιο.
  3. Αλλυλοχλωρίδιο ή 3-χλωροπροπένιο.

Κυκλοπροπάνια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

«Κυκλοπροπάνια» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με τριμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση γωνίας δεσμού που είναι η συνηθισμένη γωνία δεσμού sp3-sp3 που αντιστοιχεί σε κορεσμένο. Ύστερα από ενεργειακή ανάλυση των πιθανών δομών - μοριακών μοντέλων με κβαντομηχανικές μεθόδους προέκυψε ως πιθανότερη η εκδοχή του sp2 υβριδισμού και της δημιουργίας δύο μοριακών τροχιακών τριών κέντρων (των τριών ατόμων C), σ (2sp2-2sp2-2sp2) και π (2p-2p-2p), με 3 ηλεκτρόνια ανά μοριακό τροχιακό, ώστε να χρησιμοποιηθούν τα 6 διαθέσιμα ηλεκτρόνια των 3 ατόμων C (τα άλλα 6 χρησιμοποούνται για τους 6 σ δεσμούς με τα 6 άτομα υδρογόνου ή και τα αλκύλια). Αντί δηλαδή των κλασσικών 3 ομοιοπολικών δεσμών δύο κέντρων μεταξύ των ατόμων C, υπάρχουν 2 ομοιοπολικοί δεσμοί τριών κέντρων.[4]

C3str.png

Εξαιτίας αυτού του γεγονότος προκύπτει η λεγόμενη «ενέργεια τάσης δεσμών» που συνυπολογίζει την ενέργεια παραμόρφωσης δεσμικής γωνίας (κατά Baeyer), που οφείλεται στη διαφορά γωνίας από την κανονική, και την ενέργεια στρέψης (κατά Piltzer), που οφείλεται στην αδυναμία του συστήματος να στρέψει τους δεσμούς του και να πάρει διαμόρρφωση αποφυγής των απώσεων τύπου Van der Waals, που αναπτύσσονται από την προσέγγιση αλληλοαπωθούμενων ατόμων και ομάδων αυτών. Ενώ λοιπόν το ισομερές προπένιο έχει θερμότητα ολικής καύσης 1.971 kcal/mole το κυκλοπροπάνιο έχει 2.088 kcal/mole. Το ΔQ = 117 kJ/mole αντιστοιχεί ακριβώς στην επιπλέον ενέργεια που παγιδεύει η ιδιάζουσα δομή του τριμελή δατυλίου.[5] Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοπροπάνια να δείνουν αντιδράσεις προσθηκοδιάσπασης-1,3. Το κυκλοπροπυλοχλωρίδιο διαφέρει από το κυκλοπροπάνιο στο ότι έχει ένα άτομο χλωρίου αντί ενός ατόμου υδρογόνου.

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ενδομοριακή αντίδραση Würz[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με τη χρήση ενδομοριακής αντίδρασης Würtz, από 1,3-διβρωμο-2-χλωροπροπάνιο[6][7]

C3chloride.png

  • Όμως η απόδοση αυτής της αντίδρασης είναι σχετικά μικρή, αφού ταυτόχρονα διεξάγεται αναπόφευκτα και διαμοριακή[8]:

  • Σήμερα χρησιμοποιείται περισσότερο η τροποποιημένη αντίδραση Freund με Zn, που δίνει μεγαλύτερη απόδοση στην ενδομοριακή αντίδραση. Σ' αυτήν την περίπτωση η στοιχειομετρική εξίσωση της αντίδρασης γίνεται[9][10]:

C3chloride.png

Βινυλοχλωρίδιο και μεθυλένιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με προσθήκη μεθυλενίου ([:CH2]) σε βινυλοχλωρίδιο (CH2=CHCl), μέσω του ζεύγους μεθυλενοδιιωδίδιου (CH2I2) - ψευδαργύρου (Zn)[11]:

C3chloride.png

Με φωτοχημική χλωρίωση κυκλοπροπανίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με φωτοχημική χλωρίωση υποκατάστασης υδρογόνου, στο κυκλοπροπάνιο που έχει 6 ισότμα άτομα υδρογόνου για φωτοχημική αντικατάσταση από φθόριο, προκύπτει μόνο κυκλοπροπυλοχλωρίδιο[12]:

κυκλοπροπάνιο C3chloride.png

Υποκατάσταση του υδροξυλίου σε κυκλοπροπανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση υδροχλωρίου (HCl) σε κυκλοπροπανόλη [13]:

Cyclopropanole.png C3chloride.png

  • Η αντίδραση γίνεται και χωρίς την παρουσία του καταλύτη, αλλά πολύ πιο αργά.

2. Η υποκατάσταση του υδροξυλίου (OH) χλώριο (Cl) στην κυκλοπροπανόλη μπορεί να γίνει και με χλωριωτικά μέσα[14]:

1. Με πενταχλωριούχο φωσφόρο (PCl5):

Cyclopropanole.png C3chloride.png

2. Με τριχλωριούχο φωσφόρο (PCl3):

Cyclopropanole.png C3chloride.png

3. Με θειονυλοχλωρίδιο (SOCl2):

Cyclopropanole.png C3chloride.png

Από κυκλοπροπένιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υδροχλωρίωση κυκλοπροπενίου παράγεται κυκλοπροπυλοχλωρίδιο[15]:

Cyclopropene 2D skeletal.svg C3chloride.png

Χημικές ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Τα κυκλοαλκάνια με τριμελή δακτύλιο (δηλαδή τα «κυκλοπροπάνια»), και τα παράγωγά τους, έχουν αρκετή ενέργεια τάσης δεσμών για να δώσουν προσθηκοδιάσπαση-1,3, αλλά κάτω από πιο έντονες συνθήκες και με μικρότερη ταχύτητα αντίδρασης σε σχέση με τα αλκένια[16]:
  • Ο όρος «προσθηκοδιάσπαση» σημαίνει διάσπαση δακτυλίου και προσθήκη στα άκρα της αλυσίδας που προκύπτει.
  • Εκτός των παραπάνω υπάρχει και η δυνατότητα αντιδράσεων με το χλώριο, προς διάφορα άλλα παράγωγα:

Αντιδράσεις προσθηκοδιάσπασης-1,3 στον κυκλοπροπανικό δακτύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Προσθήκη αλογόνου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλογόνου είναι δυνατό να γίνει 1,3-προσθηκοδιάσπαση, οπότε παράγεται κυρίως 1,3-διαλο-1-χλωροπροπάνιο

C3chloride.png

Καταλυτική 1,3-υδρογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καταλυτική υδρογόνωση - Παράγεται κυρίως προπυλοχλωρίδιο:

C3chloride.png

Υδραλογόνωση-1,3[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υδραλογόνο (ΗΧ) - Παράγεται κυρίως 1-αλο-1-χλωροπροπάνιο:

C3chloride.png

Υδροξυαλογόνωση-1,3[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υπαλογονώδες οξύ (HOX) - Παράγεται τελικά κυρίως 3-αλοπροπανάλη, μέσω 3-αλο-1-χλωροπροπανόλης-1 και 3-αλοπροπεν-1-όλης-1.

C3chloride.png

Ενυδάτωση-1,3[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειικού οξέως σε κυκλοπροπάνιo παράγεται τελικά κυρίως προπανάλη:

C3chloride.png

Διυδροξυλίωση-1,3[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υπεροξείδιο του υδρογόνου σε κυκλοπροπάνιo, παρουσία καρβονικών οξέων παράγεται τελικά κυρίως 3-υδροξυπροπανάλη:

C3chloride.png

Αντιδράσεις υποκατάστασης χλωρίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Οι αντιδράσεις είναι πιο αργές σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αλογονίδια των άλλων αλογόνων, εκτός του φθορίου.

Παραγωγή αλκοόλης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υδρόλυση με διάλυμα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) προς κυκλοπροπανόλη[17]:

C3chloride.png Cyclopropanole.png

Παραγωγή αιθέρα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς αλκυλμεθυλαιθέρα (CH3OR)[17]:

C3chloride.png Alkyl cyclopropyl ether.svg

Παραγωγή κυκλοαλκινίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς κυκλοαλκίνιο. Π.χ.[17]:

C3chloride.png 2-alkyl-1-cyclopropylethine.svg

Παραγωγή νιτριλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς κυκλοπροπυλομεθανονιτρίλιο (CH3CN)[17]:

C3chloride.png Cyanocyclopropane.svg

Παραγωγή αλκυλιωδιδίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) προς κυκλοπροπυλοϊωδίδιο[17]:

C3chloride.png Cyclopropyl iodide.svg

Σημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Δικτυακός τόπος molport
  2. Δικτυακός τόπος Catalog of Chemical Suppliers
  3. Ο αριθμός θέσης 1- παραλήπεται γιατί εννοείται.
  4. Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985: Σελ.127-128, §6.2.
  5. Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, Σελ. 125-126, §6.1.
  6. August Freund (1881). "Über Trimethylen". Journal für Praktische Chemie 26 (1): 625–635. doi:10.1002/prac.18820260125.
  7. August Freund (1882). "Über Trimethylen". Monatshefte für Chemie 3 (1): 625–635. doi:10.1007/BF01516828.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.2.
  9. G. Gustavson (1887). "Ueber eine neue Darstellungsmethode des Trimethylens". J. Prakt. Chem. 36: 300–305. doi:10.1002/prac.18870360127. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90799n/f308.table.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 154, §6.5.Β1.
  11. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 138, §9.2Β5β.
  12. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 43-46 §4.4.3.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.1, R = κυκλοπροπύλιο, X = Cl.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.2, R = κυκλοπροπύλιο
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.1., X = Cl
  16. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.24, §1.2.
  17. 17,0 17,1 17,2 17,3 17,4 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • 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