1,3-πενταδιένιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
1,3-πενταδιένιο
Piperylene.svg
Piperylene3D.png
Γενικά
Όνομα IUPAC 1,3-πενταδιένιο
Άλλες ονομασίες Πιπερυλένιο
Μεθυλοβουταδιένιο
1-μεθυλο-1,3-βουταδιένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C5H8
Μοριακή μάζα 68,117 ± 0,0046 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3CH=CHCH=CH2
Συντομογραφίες MeCH=CHVi
Αριθμός CAS 504-60-9
2004-70-8 (trans-)
1574-41-0(cis-)
SMILES C/C=C/C=C
InChI 1S/C5H8/c1-3-5-4-2/h3-5H,1H2,2H3/b5-4+
Αριθμός EINECS 207-995-2
PubChem CID 62204
ChemSpider ID 56020
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 25 (εκτός καρβενίων)
Γεωμετρικά ισομερή 2
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -87°C(trans-)
-141°C(cis-)
Σημείο βρασμού 42°C(trans-)
44°C(cis-)
Πυκνότητα 683 kg/m³(trans-)
691 kg/m³(cis-)
Διαλυτότητα
σε άλλους διαλύτες
Αναμείξιμο σε
Αιθανόλη
Διαθυλαιθέρα
Προπανόνη
Βενζόλιο
Δείκτης διάθλασης ,
nD
1,430 (20°C, trans-)
1,437 (20°C, cis-)
Εμφάνιση Διαφανές, άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
ΕπιβλαβέςΕρεθιστικόΕύφλεκτο
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το 1,3-πενταδιένιο[1] (αγγλικά: 1,3-pentadiene) είναι οργανική χημική ένωση, σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C5H8 και ημισυντακτικό τύπο CH3CH=CHCH=CH2. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκαδιενίων και στην κατηγορία των διενίων.

Το χημικά καθαρό 1,3-πενταδιένιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο[2] και εξαιρετικά εύφλεκτο υγρό.

Αναφέρεται, επίσης, ως πιπερυλένιο, επειδή είναι παράγωγο της πιπερίνης.[3]

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η εναλλαγή δύο (2) διπλών και ενός (1) ενδιάμεσου απλού δεσμού άνθρακα - άνθρακα σχηματίζουν ένα συζευγμένο σύστημα.

Τα τέσσερα (4) συνολικά άτομα άνθρακα, που σχηματίουν το συζευγμένο σύστημα, μαζί με συνολικά πέντε (5) άτομα υδρογόνου και το άτομο άνθρακα του μεθυλίου, είναι όλα συνεπίπεδα. Τα άτομα άνθρακα #1 - #4 βρίσκονται σε sp² υβριδισμό, ενώ το #5 σε sp³. Οι γωνίες στο συζευγμένο σύστημα είναι περί τις 120°. Η περιστροφή των δεσμών C=C απαιτεί (σχετικά) υψηλή ποσότητα ενέργειας, γιατί απαιτεί την (προσωρινή) διάσπαση του π-δεσμού. Η περιοχή των διπλών δεσμών χαρακτηρίζεται από (σχετικά) υψηλή ηλεκτρονιακή πυκνότητα, που επομένως είναι ευάλωτη σε επιδράσεις ηλεκτρονιόφιλων. Πολλές αντιδράσεις του 1,3-πενταδιενίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του 1,3-πενταδιενίου.

Δεσμοί[4]
Δεσμοί τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C#5-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C#1-H

C#2-H

C#3-H

C#4-H

σ 2sp2-1s 108,7 pm 3% C- H+
C#5-C#4 σ 2sp3-2sp2 151 pm
C#1=C#2 σ

π

2sp2-2sp2

2p-2p

134 pm
C#3=C#4 σ

π

2sp2-2sp2

2p-2p

134 pm
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
C#5 -0,09
C#1 -0,06
C#2

C#3

C#4

-0,03
H +0,03

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Συνήθως, λαμβάνεται ως παραπροϊόν της παραγωγής αιθυλενίου από το αργό πετρέλαιο, από την καύση βιομάζας,  από επεξεργασία αποβλήτων, και από καυσαέρια καύσης.

Εναλλακτικές μέθοδοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ανοικοδόμιση ανθρακικής αλυσίδας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντίδραση ζεύγους 1-αλοπροπενίου (CH2CH=CHX) - βινυλολιθίου (CH2=CHLi) ή 1-προπενυλολιθίου (CH2CH=CHLi) - βινυλαλογονιδίου (CH2=CHX):

Με αφυδάτωση διόλης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ενδομοριακή αφυδάτωση (δύο ισοδυνάμων νερού, H2O) 1,4-πεντανοδιόλης παράγεται (κυρίως) 1,3-πενταδιένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηηλές θερμοκρασίες, >150 °C[5]:

Με απόσπαση υδραλογόνου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων υδραλογόνου (HX) από 1,4-διαλοπεντάνιο παράγεται (κυρίως) 1,3-πενταδιένιο[6]:

Με απόσπαση αλογόνου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με απόσπαση δύο (2) ισοδυνάμων αλογόνου (X2) από 1,2,3,4-τετραλοπεντάνιο παράγεται 1,3-πενταδιένιο[7]:

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Εμφανίζει όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακόρεστων υδρογονανθράκων.
  • Επειδή έχει δύο (2) διπλούς δεσμούς, υπάρχει η δυνατότητα για δύο (2) αντιδράσεις προσθήκης. Η προσθήκη που γίνεται πρώτη είναι (συνήθως) η 1,4-. αλλά, με διαφοροποίηση των συνθηκών, είναι δυνατό να προηγηθεί η 1,2- ή και η 3,4- προσθήκη. Για λόγους απλοποίησης παρακάτω εφαρμόζεται μόνο η πιο συνηθισμένη 1,4-προσθήκη.

Καύση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οζονόλυση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση όζοντος (O3, οζονόλυση) σε 1,3-πενταδιένιο, παράγεται ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε μεθανάλη, αιθανάλη και γλυοξάλη[8]:

Διυδροξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Η επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγει 3-πεντενο-1,4-διόλη:

2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου2Ο2) παράγει 3-πεντενο-1,4-διόλη:

3. Η μέθοδος Σάρπλες (Sharpless) παράγει 3-πεντενο-1,4-διόλη:

4. Η μέθοδος Γούντγαρντ (Woodward) παράγει 3-πεντενο-1,4-διόλη:

5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,5-διυδροξυλίωση με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 1,3-πενταδιένιο, παρουσία νερού (H2O). Αντίδραση Πρινς (Prins). Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 3-εξενενο-1,5-διόλη:

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγεται τελικά αιθανικό οξύ και διοξείδιο του άνθρακα[10]:

Ενυδάτωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Επίδραση θειικού οξέος (H2SO4) και στη συνέχεια νερού (H2O, ενυδάτωση). Παράγεται 3-πεντεν-2-όλη[11]:

2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2). Παράγεται τρι(2-πεντενυλο)βοράνιο και στη συνέχεια 2-πεντεν-1-όλη[12]:

3. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Πρινς (Prins) με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε προπαδιένιο απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 2,4-εξαδιεν-1-όλη:

Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε 1,3-πενταδιένιο παράγεται 5-αλο-3-πεντεν-2-όλη[13]:

Καταλυτική υδρογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καταλυτική υδρογόνωση 1,3-πενταδιενίου σχηματίζεται αρχικά 2-πεντένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου) πεντάνιο[14]:

Αλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με προσθήκη αλογόνου (X2, αλογόνωση) σε 1,3-πενταδιένιο έχουμε προσθήκη στους διπλούς δεσμούς. Παράγεται αρχικά 1,4-διαλο-2-πεντένιο και στη συνέχεια, με περίσσεια αλογόνου, 1,2,3,4-τετραλοπεντάνιο. Π.χ.[15]:

2. Υποκατάσταση σε αλλυλική θέση, δηλαδή σε α θέση ως προς τους διπλούς δεσμούς. Παράγεται 5-αλο-1,3-πενταδιένιο: Π.χ.:

Υδραλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX, υδραλογόνωση) σε 1,3-πενταδιένιο παράγεται αρχικά 2-αλο-3-πεντένιο και στη συνέχεια, με περίσσεια υδραλογόνου, (κυρίως) 2,3-διαλοπεντάνιο, αλλά συμπαράγεται σημαντική ποσότητα 2,4-διαλοπεντανίου:[16]

Υδροκυάνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN, υδροκυάνωση) σε 1,3-πενταδιένιο παράγεται 2-μεθυλο-3-βουτενoνιτρίλιο:

Καταλυτική αμμωνίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Προσθήκη αμμωνίας (NH3). Παράγεται αρχικά 3-πεντεν-2-αμίνη:

Εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το πιπερυλένιο χρησιμοποιείται ως μονομερές για την παραγωγή πλαστικών, κολλών και ρητινών.[17]

Περιβάλλον[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μετά την απελευθέρωσή του στο υδάτινο περιβάλλον αναμένεται να προσροφά αιωρούμενα σωματίδια (SPM) , με βάση την εκτιμώμενη  τιμή KOC.

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002.
  • 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

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. http://msds.chem.ox.ac.uk/PI/piperylene.html
  3. C. Schotten: Beitrag zur Kenntniss des Piperidins. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 15, 1882, S. 421–427, doi:10.1002/cber.18820150186.
  4. Τα δεδομένα προέρχονται εν 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.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.10.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.8.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.3.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.2.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1.
  17. Piperylene at Shell Chemicals. Retrieved 2009-05-19.


Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα 1,3-Pentadien της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Piperylene της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).