Μετάβαση στο περιεχόμενο

1-πεντανόλη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
1-πεντανόλη
Γενικά
Όνομα IUPAC 1-πεντανόλη
Άλλες ονομασίες Αμυλική αλκοόλη
1-υδροξυπεντάνιο
1-οξαξάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C5H12O
Μοριακή μάζα 88,150 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
C5H11OH
Συντομογραφίες BuCH2OH
Αριθμός CAS 71-41-0
SMILES CCCCCO
InChI 1S/C5H12O/c1-2-3-4-5-6/h6H,2-5H2,1H3
Αριθμός EINECS 200-752-1
Αριθμός RTECS SB9800000
Αριθμός UN 1105
PubChem CID 6276
ChemSpider ID 6040
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 13
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης −78 °C
Σημείο βρασμού 137-139 °C
Πυκνότητα 811 kg/m³
Διαλυτότητα
στο νερό
22 kg/m³
Δείκτης διάθλασης ,
nD
1,409
Τάση ατμών 200 Pa (στους 20 °C)
Εμφάνιση Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
49 °C
Σημείο αυτανάφλεξης 300 °C
Επικινδυνότητα
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704

2
1
0
 
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Η 1-πεντανόλη (αγγλικά: 1-pentanol)[1] είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, με μοριακό τύπο C5H12O, αν και παριστάνεται συχνά και με τους τύπους C5H11OH, CH3CH2CH2CH2CH2OH και BuCH2OH. Είναι μια πρωτοταγής αλκοόλη με πέντε (5) άτομα άνθρακα ανά μόριο. Με βάση τον χημικό τύπο της, C5H11O, έχει τα ακόλουθα 13 ισομερή θέσης:

  1. 2-πεντανόλη με ημισυντακτικό τύπο CH3CH2CH2CH(OH)CH3, σε δυο (2) οπτικά ισομερή.
  2. 3-πεντανόλη με ημισυντακτικό τύπο CH3CH2CH(OH)CH2CH3.
  3. 2-μεθυλο-1-βουτανόλη CH3CH2CH(CH3)CH2OH, σε δυο (2) οπτικά ισομερή.
  4. 3-μεθυλο-1-βουτανόλη (CH3)2CHCH2CH2OH.
  5. 2-μεθυλο-2-βουτανόλη CH3CH2C(OH)(CH3)2.
  6. 3-μεθυλο-2-βουτανόλη (CH3)2CHC(ΟΗ)CH3, σε δυο (2) οπτικά ισομερή.
  7. Διμεθυλοπροπανόλη (CH3)3CCH2OH.
  8. Βουτυλομεθυλαιθέρας CH3CH2CH2CH2OCH3.
  9. 2-μεθοξυβουτάνιο CH3CH2CH(CH3)OCH3, σε δυο (2) οπτικά ισομερή.
  10. Ισοβουτυλομεθυλαιθέρας (CH3)2CH2OCH3.
  11. 2-μεθοξυ-2-μεθυλοπροπάνιο (CH3)3CΟCH3.
  12. Μεθυλοπροπυλαιθέρας CH3CH2CH2ΟCH2CH3.
  13. Ισοπροπυλομεθυλαιθέρας (CH3)2CHΟCH2CH3.

Η ονομασία «1-πεντανόλη» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «πεντ-» δηλώνει την παρουσία πέντε (5) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-όλη» φανερώνει ότι περιέχει ένα υδροξύλιο ως κύρια χαρακτηριστική ομάδα, δηλαδή ότι πρόκειται για αλκοόλη. Τέλος, στην αρχή τοποθετείται ο αριθμός θέσης του ατόμου άνθρακα στο οποίο συνδέεται το υδροξύλιο (1-), ώστε να υπάρχει διαχωρισμός των ισομερών πεντανολών.

Δεσμοί[2]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C-C σ 2sp3-2sp3 154 pm
C-O σ 2sp3-2sp3 150 pm 19% C+ O-
O-H σ 2sp3-1s 96 pm 32% H+ O-
Κατανομή φορτίων

σε ουδέτερο μόριο

O -0,51
C#5 -0,09
C#2-#4 -0,06
Η (C-H) +0,03
C#1 +0,13
Η (O-H) +0,32

Η 1-πεντανόλη παράγεται από το 1-βουτένιο, με υδροφορμυλίωση, που δίνει πεντανάλη. Ακολουθεί υδρογόνωση της τελευταίας που οδηγεί σε 1-πεντανόλη:[3]


Είναι ακόμη ένα συνηθισμένο συστατικό των αλκοολών φούζελ (fusel alcohols), δηλαδή των ανεπιθύμητων παραπροϊόντων της αλκοολικής ζύμωσης. Μπορεί, λοιπόν, να ληφθεί με κλασματική απόσταξη από αυτά. Για τη μείωση της χρήσης ορυκτών καυσίμων, βρίσκεται σε εξέλιξη έρευνα για την ανάπτυξη οικονομικά αποδοτικών μεθόδων παραγωγής (χημικά πανομοιότυπης) βιοπεντανόλης με ζύμωση.[4][5]

  • Οι παρακάτω μέθοδοι πρακτικά δεν εφαρμόζονται, παρά μόνο για την ακαδημαϊκή μελέτη τους:

Από το 1-πεντένιο (παράγωγο του πετρελαίου) με υδροβορίωση και στην υδρόλυση παράγεται 1-πεντανόλη:[6]

Από βουτυλαλογονίδια

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με υδρόλυση πεντυλαγολογονιδίων (CH3CH2CH2CH2CH2X) παράγεται 1-πεντανόλη:[7]

2. Με επίδραση καρβοξυλικών αλάτων (RCOONa) παράγονται αρχικά καρβοξυλικοί πεντυλεστέρες (RCOOCH2CH2CH2CH2CH3), που υδρολύονται προς 1-πεντανόλη[8]:

Από πεντυλεστέρες

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υδρόλυση πεντυλεστέρων (RCOOCH2CH2CH2CH2CH3) παράγεται 1-πεντανόλη:[9]

Με αναγωγή πεντανάλης (CH3CH2CH2CH2CHO) παράγεται 1-πεντανόλη:

1. Με καταλυτική υδρογόνωση:[10]

2. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4)[11]:

Με αναγωγή πεντανικού οξέος με LiAlH4[12] παράγεται 1-πεντανόλη:

Από πεντανικό πεντυλεστέρα

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο πεντανικός πεντυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας 1-πεντανόλη:[13] 1. Με νάτριο (Na) και αιθανόλη (CH3CH2OH):

2. Με διυδρογόνο (H2) και νικέλιο (Ni):

3. Με λιθιοαργιλιοτετραϋδρίδιο (LiAlH4):

Με επίδραση νιτρώδους οξέος (ΗΝΟ2) σε 1-πενταναμίνη παράγεται 1-πεντανόλη:[14]

Αρχίζει με την παραγωγή βρωμαιθανίου και μετά, με επίδραση οξετανίου σε αιθυλομαγνησιοβρωμίδιο, παράγεται 1-πεντανόλη:[15]



Οξετάνιο

Αρχίζει με την παραγωγή 1-βρωμοπροπανίου και μετά, με επίδραση οξιρανίου σε προπυλομαγνησιοϊωδίδιο, παράγεται 1-πεντανόλη:[15]



Οξιράνιο

Υπάρχουν δύο (2) μέθοδοι για ανοικοδόμηση 1-βουτανόλης προς 1-πεντανόλη:[16] Αρχίζουν και οι δύο με την παραγωγή 1-βρωμοπεντάνιου και μετά πεντανονιτρίλιου:


1. Υδρόλυση πεντανονιτριλίου προς πεντανικό οξύ και μετά αναγωγή προς 1-πεντανόλη:


2. Αναγωγή προς 1-πενταναμίνη και μετατροπή της τελευταίας σε 1-πεντανόλη:


Με αποικοδόμιση της ανθρακικής αλυσίδας της 1-εξανόλης προς 1-πεντανόλη:[17]





Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλομάδα (ΟΗ) είναι η ενεργή ομάδα σε πολλές αντιδράσεις.

1. Αντίδραση με αλκαλιμέταλλα[18]:

2. Αντίδραση με αμίδια μετάλλων[19]::

3. Αντίδραση με αιθινικά μέταλλα[20]::

4. Αντίδραση με αντιδραστήρια Grignard[21]::

Υποκατάσταση από αλογόνα

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Αντίδραση με υδροϊώδιο[22]:

2. Αντίδραση με άλλα υδραλογόνα (X: F, Cl, Br)[23]:

3. Αντίδραση με ισχυρά χλωριωτικά μέσα[24]:

1. Με PCl5:

2. Με PCl3[25]:

3. Με SOCl2[26]:

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 1-πεντανόλης παράγεται 1-πεντένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, >150 °C. Σε χαμηλότερες ευνοείται η διαμοριακή αφυδάτωση που δίνει διπεντυλαιθέρα, ενώ χωρίς καθόλου θέρμανση παράγεται ο όξινος θειικός πεντυλεστέρας (CH3CH2CH2CH2CH2OSO3H), που αποτελεί την ενδιάμεση ένωση για τις αφυδατώσεις.[27]:

Παραγωγή διπεντυλαιθέρα[28]:

Καρβοξυλικοί εστέρες

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντίδραση με ακυλιωτικά μέσα:
1. Εστεροποίηση με καρβοξυλικό οξύ[29]:

2. Εστεροποίηση με ανυδρίτη καρβοξυλικού οξέος[30]:

3. Εστεροποίηση με ακυλαλογονίδιο[31]:

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO4). Παράγεται πεντανικό οξύ[32]:

2. Με τριοξείδιο του χρωμίου (CrO3). Παράγεται αρχικά πεντανάλη και στη συνέχεια, με περίσσεια τριοξειδίου του χρωμίου, πεντανικό οξύ[33]:

Αποικοδόμηση προς 1-βουτανόλη

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αποικοδόμηση της ανθρακικής αλυσίδας της 1-πεντανόλης παράγεται 1-βουτανόλη[15]::





Ανοικοδόμηση προς 1-εξανόλη

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υπάρχουν δύο (2) μέθοδοι για ανοικοδόμηση 1-πεντανόλης προς 1-εξανόλη[15]:
Αρχίζουν και οι δύο με την παραγωγή 1-βρωμοπεντάνιου και μετά εξανονιτρίλιου:


1. Υδρόλυση εξανονιτριλίου προς εξανικό οξύ και μετά αναγωγή προς 1-εξανόλη:


2. Αναγωγή προς 1-εξαναμίνη και μετατροπή της τελευταίας σε 1-εξανόλη:


Ανοικοδόμηση προς 1-επτανόλη

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αρχίζει με την παραγωγή 1-βρωμοπεντάνιου και μετά, με επίδραση οξιρανίου σε βουτυλομαγνησιοβρωμίδιο, παράγεται 1-επτανόλη[15]:



Οξιράνιο

Προσθήκη σε εποξυαιθάνιο

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση σε εποξυαιθάνιο παράγεται 2-πεντοξυαιθανόλη[34]:

Οξιράνιο

Επίδραση καρβενίων

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται 1-εξανόλη, 2-εξανόλη, 2-μεθυλο-1-πεντανόλη, 3-μεθυλο-1-πεντανόλη, 4-μεθυλο-1-πεντανόλη και πεντυλομεθυλαιθέρας[35]:

Ο εστέρας που παράγεται από την 1-πεντανόλη και του βουτυρικό οξύ είναι ο βουτυρικός πεντυλεστέρας, που έχει οσμή που ομοιάζει με αυτήν του βερίκοκου. Ο εστέρας που παράγεται από την 1-πεντανόλη και το οξικό οξύ είναι ο οξικός πεντυλεστέρας, που έχει οσμή που ομοιάζει μ' αυτήν της μπανάνας.

Η 1-πεντανόλη είναι πρόδρομη ένωση με τα διπεντυλοψευδαργυροδιθειοφωσφορικά, που χρησιμοποιούνται σε επίπλευση αφρού.[3]

Το 2014, πραγματοποιήθηκε μια μελέτη που σύγκρινε την απόδοση καυσίμων ντήζελ σε διάφορες αναλογίες 1-πεντανόλης ως πρόσθετο. Ενώ οι αέριες εκπομπές αυξήθηκαν με μεγαλύτερες συγκεντρώσεις πεντανόλης, οι σωματιδιακές εκπομπές μειώθηκαν.[36]

Η 1-πεντανόλη χρησιμοποιείται συχνά ως διαλύτης.

  1. Βάρβογλης Α. "Χημεία Οργανικών Ενώσεων", Θεσσαλονίκη 1986.
  2. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία οργανικής χημείας", Έκδοση 13η, Αθήνα 1985.
  3. Αλεξάνδρου Ν. Ε. "Γενική Οργανική Χημεία, Δομή-Φάσματα-Μηχανισμοί", Τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1985.
  4. Τσακιστράκης Α. "Οργανική Χημεία", Αθήνα 1993
  5. Κεχαγιόγλου Α. Χ. "Βιομηχανική Οργανική Χημεία", Θεσσαλονίκη 1989.
  6. Morrison R. T., Boyd R. N. "Οργανική Χημεία" Τόμοι 1ος,2ος,3ος, Μετάφραση:Σακαρέλλος-Πηλίδης-Γεροθανάσης, Ιωάννινα 1991.
  7. Meislich H., Nechamkin H., Sharefkin J. "Οργανική Χημεία", Μετάφραση:Βάρβογλης Α., Αθήνα 1983.
  8. Ιακώβου Π. "Οργανική Χημεία. Σύγχρονη Θεωρία και Ασκήσεις", Θεσσαλονίκη 1995.
  9. Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  10. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  11. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
  13. Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.
  14. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985

Παραπομπές και σημειώσεις

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
  1. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of the Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  3. 3,0 3,1 Lappe, Peter· Hofmann, Thomas (2011). «Pentanols». Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a19_049.pub2. ISBN 9783527303854. 
  4. Cann, Anthony F.; Liao, James C. (2010-01-01). «Pentanol isomer synthesis in engineered microorganisms» (στα αγγλικά). Applied Microbiology and Biotechnology 85 (4): 893–899. doi:10.1007/s00253-009-2262-7. ISSN 1432-0614. PMID 19859707. PMC 2804790. https://doi.org/10.1007/s00253-009-2262-7. 
  5. Tseng, Hsien-Chung (2011). Production of pentanol in metabolically engineered Escherichia coli (Διδακτορική διατριβή). Massachusetts Institute of Technology. hdl:1721.1/65767. 
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.197, §8.2.3α.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.197, §8.2.3β.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.2.5.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 218, §9.2.2.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 197, §8.2.2α.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 197, §8.2.2α.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.5.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.2.6.
  15. 15,0 15,1 15,2 15,3 15,4 Σφάλμα αναφοράς: Σφάλμα παραπομπής: Λανθασμένο <ref>. Δεν υπάρχει κείμενο για τις παραπομπές με όνομα Pe198827.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.2.7.
  17. Σφάλμα αναφοράς: Σφάλμα παραπομπής: Λανθασμένο <ref>. Δεν υπάρχει κείμενο για τις παραπομπές με όνομα Pe1988273.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.2.4α.
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.2.4β.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.2.4γ.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.2.4δ.
  22. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.2β.
  23. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.2γ.
  24. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.3α.
  25. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.3β.
  26. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.3γ.
  27. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.
  28. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.5β.
  29. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.4α.
  30. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.4β.
  31. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.199, §8.4.4γ.
  32. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.200, §8.4.6α.
  33. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.200, §8.4.6β.
  34. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = CH3CH2CH2CH2CH2O-.
  35. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.
  36. Wei, Liangjie & Cheung, C.s & Huang, Zuohua. (2014). Effect of n-pentanol addition on the combustion, performance and emission characteristics of a direct-injection diesel engine. Energy. 70. 10.1016/j.energy.2014.03.106.