1-προπανόλη

1-προπανόλη
Όνομα IUPAC	1-προπανόλη
Άλλες ονομασίες	Προπυλική αλκοόλη Προπανόλη-1 Αιθυλοκαρβινόλη
SMILES	CCCO
Δομή
Μοριακός τύπος	C3H8O
Φυσικές ιδιότητες
Διπολική ροπή	1.68 D
Εμφάνιση:	Διαυγές άχρωμο ευκίνητο υγρό
Σχετική μοριακή μάζα	60.10
Σημείο τήξης	−126.5°C (146.7 K)
Σημείο βρασμού	97.1°C (370.3 K)
Πυκνότητα	0.8034 g/mL
Διαλυτότητα στο νερό	Διαλύεται σε κάθε αναλογία
Ιξώδες	1.938 cP at 25°C
pKa	(~16)
Κίνδυνοι
MSDS	Εξωτερικό MSDS
Ταξινόμηση EU	Εύφλεκτο, ερεθιστικό
R-phrases	R11R41R67
S-phrases	(S2)S7S16 S24S26S39
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Η 1-προπανόλη είναι πρωτοταγής αλκοόλη με μοριακό τύπο C₃H₈O. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των κορεσμένων μονοσθενών αλκοολών και είναι γνωστή επίσης ως προπυλική αλκοόλη. Προκύπτει θεωρητικά από το προπάνιο (CH₃CH₂CH₃) με αντικατάσταση ενός υδρογόνου από τα έξη ακραία. Είναι ισομερής με τη 2-προπανόλη (CH₃-CH(OH)-CH₃) και με τον αιθυλo-μεθυλ-αιθέρα (CH₃CH₂-O-CH₃).
Η 1-προπανόλη ανακαλύφθηκε το 1853 από καθολικούς μοναχούς οι οποίοι την απομόνωσαν με κλασματική απόσταξη μίγματος ανώτερων αλκοολών που υπήρχαν στο ζυμέλαιο.

Παρασκευές

Σχηματίζεται με φυσικό τρόπο σε μικρές ποσότητες κατά τη διάρκεια πολλών διεργασιών ζύμωσης. Αποτελεί σημαντικό συστατικό του ζυμελαίου, και ένα από τα παραπροϊόντα που σχηματίζονται σε μικρές ποσότητες από ορισμένα αμινοξέα όταν πατάτες ή σπόροι ζυμώνονται για την παραγωγή αιθανόλης.
Βιομηχανικά, η 1-προπανόλη παρασκευάζεται :
♦ Με καταλυτική υδρογόνωση της προπανάλης (CH₃CH₂CH=O) :

CH₃CH₂CH=O + H₂ → CH₃CH₂CH₂OH

Η προπανάλη παράγεται με αντίδραση του αιθυλενίου (CH₂=CH₂) με μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και υδρογόνο (H₂) παρουσία καταλυτών όπως είναι κάποια σύμπλοκα του κοβαλτίου (Co₂(CO)₈) ή του ροδίου : H₂C=CH₂ + CO + H₂ → CH₃CH₂CH=O
♦ Με επίδραση αραιών αλκαλικών υδατικών διαλυμάτων (π.χ. NaOH) στο αλογονοπροπάνιο (CH₃CH₂CH₂X). Η μέθοδος χρησιμοποιείται αν η καθαρότητα της παραγόμενης αλκοόλης δεν είναι η πρώτη προτεραιότητα, γιατί παράλληλα σχηματίζεται και μικρή ποσότητα αλκενίου με αντίδραση αφυδραλογόνωσης :

CH₃CH₂CH₂X + NaOH → CH₃CH₂CH₂OH + NaX

Η 1-προπανόλη εργαστηριακά παρασκευάζεται :

♦ Με υδροβορίωση του προπένιου (CH₃CH=CH₂) με διβοράνιο [(BH₃)₂] σε αιθερικό περιβάλλον και μετά με οξείδωση του τριπροπυλοβοράνιου που σχηματίζεται. Το τριπροπυλοβοράνιο δεν απομονώνεται αλλά απλά κατεργάζεται in situ με αλκαλικό υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂). Οι αντιδράσεις είναι απλές και με μεγάλη απόδοση :

(BH₃)₂ + 3CH₃CH=CH₂ → (CH₃CH₂CH₂)₃B (τριπροπυλοβοράνιο)

(CH₃CH₂CH₂)₃B + 3H₂O₂ → 3CH₃CH₂CH₂OH + H₃BO₃ (βορικό οξύ)

♦ Με σύνθεση Grignard δηλ.επίδραση αιθερικού διαλύματος αιθυλο-μαγνησιο-αλογονιδίου (CH₃CH₂MgX, Χ=Cl, Br, I) σε μεθανάλη (φορμαλδεΰδη, Η₂C=O) και υδρόλυση in situ του ενδιάμεσου που σχηματίζεται :

H₂C=O + CH₃CH₂MgX → CH₃CH₂CH₂OMgX

CH₃CH₂CH₂OMgX + H₂O → CH₃CH₂CH₂OH + Mg(OH)X (βασικό αλογονούχο μαγνήσιο)

Αντί για φορμαλδεΰδη μπορεί να χρησιμοποιηθεί αιθυλενοξείδιο αλλά τότε η ένωση Grignard θα πρέπει να έχει έναν άνθρακα δηλ. θα είναι μεθυλο-μαγνησιο-αλογονίδιο CH₃MgX :

+ CH₃MgX → CH₃CH₂CH₂OMgX

CH₃CH₂CH₂OMgX + H₂O → CH₃CH₂CH₂OH + Mg(OH)X

♦ Με επίδραση στο αλογονοπροπάνιο (CH₃CH₂CH₂X) έφυγρου οξειδίου του αργύρου (Ag₂O.Η₂Ο) που συμβατικά γράφεται AgΟΗ. Εξαιτίας του κόστους του Ag₂O, η μέθοδος χρησιμοποιείται μόνο αν θέλουμε η αλκοόλη να έχει μεγάλη καθαρότητα :

CH₃CH₂CH₂X + AgOH → CH₃CH₂CH₂OH + AgX ↘

♦ Με αναγωγή της προπανάλης (CH₃CH₂CH=O) από μικτό υδρίδιο λιθίου αργιλίου ([[LiAlH₄]]) σε άνυδρο αιθέρα. Στη συνέχεια ακολουθεί υδρόλυση του προϊόντος. Ουσιαστικά πρόκειται για προσθήκη του ιόντος υδριδίου (:H-) στο καρβονύλιο :

4CH₃CH₂CH=O + LiAlH₄ → [CH₃CH₂CHO-]₄LiAl + 2H₂

[CH₃CH₂CHO-]₄LiAl + 4H₂O → 4CH₃CH₂CH₂OH + LiOH + Al(OH)₃

Η αναγωγή μπορεί να γίνει και με υδρίδιο βορίου νατρίου (NaBH₄) :

4CH₃CH₂CH=O + NaBH₄ → [CH₃CH₂CHO-]₄NaB

[CH₃CH₂CHO-]₄NaB + 2NaOH + H₂O → 4CH₃CH₂CH₂OH + Na₃BO₃

♦ Με αναγωγή του προπανικού προπυλεστέρα (CH₃CH₂COOCH₂CH₂CH₃) η οποία μπορεί να γίνει με επίδραση LiALH₄ σε άνυδρο αιθέρα και μετά υδρόλυση :

4CH₃CH₂COOCH₂CH₂CH₃ + 2LiAlH₄ → 2(CH₃CH₂CH₂O)₄LiAl

(CH₃CH₂CH₂O)₄LiAl + 4H₂O → 4CH₃CH₂CH₂OH + Al(OH)₃ + LiOH

Ή με καταλυτική (παρουσία CuO, Cr₂O₃) υδρογόνωση στους 200-250°C και στις 200-300 Atm :

CH₃CH₂COOCH₂CH₂CH₃ + 2H₂ → 2CH₃CH₂CH₂OH

♦ Με αναγωγή του προπανικού οξέος από LiALH₄ και στη συνέχεια υδρόλυση :

4CH₃CH₂COOΗ + 3LiAlH₄ → (CH₃CH₂CH₂O)₄LiAl + LiAlO₂ + 4H₂

(CH₃CH₂CH₂O)₄LiAl + 4H₂O → 4CH₃CH₂CH₂OH + Al(OH)₃ + LiOH

♦ Με όξινη υδρόλυση ή σαπωνοποίηση αλκανικού προπυλεστέρα :

Υδρόλυση : RCOOCH₂CH₂CH₃ + H₂O ⇄ RCOOH + CH₃CH₂CH₂OH

Σαπωνοποίηση : RCOOCH₂CH₂CH₃ + NaOH → RCOONa + CH₃CH₂CH₂OH

Φυσικές ιδιότητες

Η 1-προπανόλη παρουσιάζει τα τυπικά φυσικά χαρακτηριστικά των κατώτερων αλκοολών που φαίνονται στις ιδιότητες του παραπάνω πίνακα. Γενικά είναι εύφλεκτο διαυγές λεπτόρρευστο υγρό με ευχάριστη οσμή οινοπνεύματος και αναμειγνύεται με το νερό σε κάθε αναλογία. Το υψηλό σημείο βρασμού της (97°C) οφείλεται στην ύπαρξη δεσμών υδρογόνου μεταξύ των πολωμένων μορίων της. Στους δεσμούς υδρογόνου οφείλεται και η πολύ μεγάλη διαλυτότητά της στο νερό.

Χημικές ιδιότητες

♦ Η 1-προπανόλη, όπως και όλες οι αλκοόλες, είναι και οξύ και βάση κατά Lewis της ίδιας περίπου ισχύος με το νερό. Οι αλκοόλες διαθέτουν 2 μη δεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων στο Ο : . Μπορούμε να την κατατάξουμε ως εξής :

Σχετικές οξύτητες : H₂O > CH₃CH₂CH₂OH > NH₃ > CH₃CH₂CH₃

Σχετικές βασικότητες : OH^- < CH₃CH₂CH₂O^- < NH₂^- < CH₃CH₂CH₂^-

♦ Καίγεται πλήρως δίνοντας CO₂ και Η₂Ο :

CH₃CH₂CH₂OH + 9/2O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

♦ Αντιδρά με τα πολύ δραστικά μέταλλα :

CH₃CH₂CH₂OH + Na → CH₃CH₂CH₂ONa + ½ H₂

♦ Αντικαθιστά το ΟΗ- με αλογόνο (Χ-) σχηματίζοντας προπυλο-αλογονίδιο :

3CH₃CH₂CH₂OH + PBr₃ → CH₃CH₂CH₂Br + H₃PO₃ (Απόδοση 95%)

3CH₃CH₂CH₂OH + PCl₅ → CH₃CH₂CH₂Cl + POCl₃ + HCl

CH₃CH₂CH₂OH + SOCl₂ → CH₃CH₂CH₂Cl + SO₂ + HCl (Απόδοση 80%)

♦ Αφυδατώνεται παρουσία H₂SO₄ προς προπένιο (στους 170°C) ή προς διπροπυλ-αιθέρα (στους 140°C παρουσία H₂SO₄ ή στους 260°C παρουσία Al₂O₃) :

CH₃CH₂CH₂OH → CH₃CH=CH₂OH + H₂O

2CH₃CH₂CH₂OH → CH₃CH₂CH₂-O-CH₂CH₂CH₃ + H₂O

♦ Οξειδώνεται προς προπανάλη ή προς προπανικό οξύ. Τα πιο συνηθισμένα οξειδωτικά για τη μετατροπή προς προπανάλη είναι τα : CrO₃, H₂CrO₄ (CrO₃+H₂O), K₂Cr₂O₇ (ή σπανιότερα Na₂Cr₂O₇) και το MnO₂ (ή το MnO₂.H₂O). Αυτά τα οξειδωτικά δρουν συνήθως σε όξινο περιβάλλον (παρουσία H₂SO₄) :

3CH₃CH₂CH₂OH + 2CrO₃ + 3H₂SO₄ → CH₃CH₂CH=O + Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O (απόδοση 40 % - 60 %)

3CH₃CH₂CH₂OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → 3CH₃CH₂CH=O + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O

Σαν παραπροϊόντα λαμβάνονται προπανικό οξύ και προπανικός προπυλεστέρας. Για να εμποδιστεί η παραπέρα οξείδωση της προπανάλης προς οξύ, διαβιβάζονται στο μείγμα αντίδρασης CO₂ και Ν₂ και η προπανάλη που έχει χαμηλότερο σημείο βρασμού (46-50°C) απομακρύνεται με απόσταξη μόλις σχηματιστεί. Για τη μετατροπή στο αντίστοιχο οξύ προτιμάται το KMnO₄(σε όξινο περιβάλλον) που έχει καλύτερες αποδόσεις :

5CH₃CH₂CH₂OH + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ → 5CH₃CH₂COOH + 2K₂SO₄ + 4MnSO₄ + 11H₂O

Πολύ αποτελεσματικά οξειδωτικά μέσα σε ουδέτερα ή βασικά διαλύματα είναι τα σύμπλοκα : 2.CrO₃ και H⁺.CrO₃Cl^- Βιομηχανικά, η οξείδωση της 1-προπανόλης προς προπανάλη ή προς οξύ πραγματοποιείται στην υγρή φάση με το ατμοσφαιρικό Ο₂ παρουσία καταλυτών όπως ο συνδυασμός Pt-ενεργού C και PtO₂.

♦ Αφυδρογονώνεται καταλυτικά (παρουσία Cu ή Ag ή κραμάτων τους) στην αέρια φάση με την παρουσία ή απουσία ατμοσφαιρικού αέρα. Οι θερμοκρασίες είναι 300-400°C και η απόδοση πάνω από 80% :

CH₃CH₂CH₂OH + ½ O₂ → CH₃CH₂CH=O + H₂O

CH₃CH₂CH₂OH → CH₃CH₂CH=O + H₂

♦ Εστεροποιείται αντιδρώντας με καρβοξυλικά οξέα σε όξινο, συνήθως, περιβάλλον :

CH₃CH₂CH₂OH + RCOOH ⇄ RCOOCH₂CH₂CH₃ + H₂O

Εστέρες μπορούν να προκύψουν και από την αντίδραση με ακυλoχλωρίδιο (RCOCl). Η αντίδραση λέγεται ακυλίωση και πραγματοποιείται με την παρουσία βάσεων (π.χ. υδατικό διάλυμα NaOH) που δεσμεύουν το υδροχλώριο που εκλύεται :

CH₃CH₂CH₂OH + RCOCl → RCOOCH₂CH₂CH₃ + HCl

Αντιδρά επίσης με ανόργανα οξέα παρέχοντας τους αντίστοιχους εστέρες :

CH₃CH₂CH₂OH + HNO₃ → CH₃CH₂CH₂NO₃ + H₂O

Χρήσεις

Η 1-προπανόλη χρησιμοποιείται ως διαλύτης στη φαρμακευτική βιομηχανία και για την παραγωγή ρητινών και εστέρων της κυτταρίνης.

Δείτε επίσης

• Αλκοόλες
• 2-Προπανόλη

Πηγές

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.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Φυσικοχημικά δεδομένα για την 1-προπανόλη
• International Chemical Safety Card 0553
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
• Τοξικότητα της 1-προπανόλης