1-πεντίνιο

Το 1-πεντίνιο (αγγλικά: 1-pentyne) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C₅H₈ και ημισυντακτικό τύπο CH₃CH₂CH₂C≡CH. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκινίων.

1-πεντίνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	1-πεντίνιο
Άλλες ονομασίες	Προπυλαιθίνιο Προπυλακετυλένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C5H8
Μοριακή μάζα	68,117 ± 0,0046 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3(CH2)2C≡CH
Συντομογραφίες	PrC≡CH
Αριθμός CAS	627-19-0
SMILES	C#CCCC
InChI	1S/C5H8/c1-3-5-4-2/h1H,4-5H2,2H3
PubChem CID	12309
ChemSpider ID	11806
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	25 (εκτός καρβενίων)
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-106°C
Σημείο βρασμού	39-41 °C
Πυκνότητα	690 kg/m³
Διαλυτότητα στο νερό	1,05 kg/m³
Εμφάνιση	Διαφανές, άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το χημικά καθαρό 1-πεντίνιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι εξαιρετικά εύφλεκτο υγρό.

Παραγωγή

Με απόσπαση υδραλογόνων

Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων υδραλογόνου (HX) από 1,1-διαλοπεντάνιο, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), παράγεται 1-πεντίνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CHX_{2}+2NaOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+2NaX+2H_{2}O}$

Με βρωμίωση και μετά απόσπαση υδροβρωμίου

Με βρωμίωση (Br₂) 1-πεντενίου παράγεται αρχικά 1,2-διβρωμοπεντάνιο. Μετά, με απόσπαση δύο ισοδυνάμων υδροβρωμίου (HBr) από το τελευταίο με με την παρουσία ανθρακικού καλίου (K₂CO₃), σε υψηλές θερμοκρασίες:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH=CH_{2}+Br_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CHBrCH_{2}Br{\xrightarrow[{\triangle }]{+K_{2}CO_{3}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+2KBr+H_{2}O+CO_{2}}$

Με απόσπαση αλογόνων

Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων αλογόνου (X₂) από 1,1,2,2-τετραλοπεντάνιο, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται 1-πεντίνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}CX_{2}CHX_{2}+2Zn{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+2ZnX_{2}}$

Με προπυλίωση αιθινίου

Το αιθινικό νάτριο (HC≡CNa) μπορεί να προπυλιωθεί με 1-αλοπροπάνιο:

$\mathrm {HC\equiv CH+Na{\xrightarrow {-{\frac {1}{2}}H_{2}}}HC\equiv CNa{\xrightarrow {+CH_{3}CH_{2}CH_{2}X}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+NaX}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

• Εμφανίζει όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακόρεστων υδρογονανθράκων:

Καύση

• Με το οξυγόνο (O₂) του αέρα καίγεται παρέχοντας κυανή φλόγα εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+7O_{2}{\xrightarrow {}}5CO_{2}+4H_{2}O+3.038\;kJ}$

Ενυδάτωση

Με επίδραση θειικού οξέος (H₂SO₄) και στη συνέχεια νερού (Η₂Ο, ενυδάτωση) σε 1-πεντίνιο, παρουσία ιόντων υδραργύρου (Hg²⁺), παράγεται 2-πεντανόνη (CH₃CH₂CH₂COCH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+H_{2}O{\xrightarrow {Hg^{2+}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}COCH_{3}}$

• Ενδιάμεσα παράγεται 1-πεντεν-2-όλη (ασταθής ενόλη) που τελικά ισομερειώνεται σε 2-πεντανόνη.

Προσθήκη υπαλογονώδους οξέος

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) 1-πεντίνιο παράγεται 1-αλο-2-πεντανόνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+HOX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}COCH_{2}X}$

• Το HOX παράγεται συνήθως in situ με την αντίδραση:

$\mathrm {2H_{2}O+X_{2}{\xrightarrow {}}2HOX}$

• Ενδιάμεσα παράγεται 1-αλο-1-πεντεν-2-όλη (ασταθής ενόλη) που τελικά ισομερειώνεται σε 1-αλοπεντανόνη.

Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση (Η₂) 1-πεντινίου σχηματίζεται αρχικά 1-πεντένιο, και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου) πεντάνιο.:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+H_{2}{\xrightarrow {Ni\;{\acute {\eta }}\;Pd\;{\acute {\eta }}\;Pt}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH=CH_{2}{\xrightarrow[{+H_{2}}]{Ni\;{\acute {\eta }}\;Pd\;{\acute {\eta }}\;Pt}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X₂, αλογόνωση) σε 1-πεντίνιο έχουμε προσθήκη στον τριπλό δεσμό. Παράγεται αρχικά 1,2-διαλο-1-πεντένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια αλογόνου) 1,1,2,2-τετραλοπεντάνιο.:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+X_{2}{\xrightarrow {CCl_{4}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CX=CHX{\xrightarrow[{+X_{2}}]{CCl_{4}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CX_{2}CHX_{2}}$

Υδραλογόνωση

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX, υδραλογόνωση) σε 1-πεντίνιο παράγεται αρχικά 2-αλο-1-πεντένιο, και στη συνέχεια (με περίσσεια υδραλογόνου) 2,2-διαλοπεντάνιο.:

$\mathrm {CN_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+HX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CX=CH_{2}{\xrightarrow {+HX}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CX_{2}CH_{3}}$

Υδροκυάνωση

Με προσθήκη υδροκυανίου, HCN) (υδροκυάνωση) σε 1-πεντίνιο παράγεται προπυλαιθενονιτρίλιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+HCN{\xrightarrow {}}CH_{2}=C(CH_{2}CH_{2}CH_{3})CN}$

Διυδροξυλίωση

Η διυδροξυλίωση 1-πεντινίου , αντιστοιχεί σε προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου (H₂O₂) και παράγει 1-υδροξυ-2-πεντανόνη:

1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO₄). Π.χ.:

$\mathrm {5CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}5CH_{3}CH_{2}CH_{2}COCH_{2}OH+4MnO+2K_{2}SO_{4}+2H_{2}O}$

2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος (RCOOH) και υπεροξείδιου του υδρογόνου (H₂O₂):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+H_{2}O_{2}{\xrightarrow {RCOOH}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}COCH_{2}OH}$

• Ενδιάμεσα παράγεται 1-πεντεν-1,2-διόλη (ασταθής ενόλη) που τελικά ισομερειώνεται σε 1-υδροξυ-2-πεντανόνη.

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO₄) παράγεται 2-οξοπεντανικό οξύ:

$\mathrm {5CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+6KMnO_{4}+3H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}5CH_{3}CH_{2}CH_{2}COCOOH+6MnO_{2}+3K_{2}SO_{4}+8H_{2}O}$

Προσθήκη αλκοολών

Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε 1-πεντίνιο παράγεται 2-αλκοξυ-1-πεντένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+ROH{\xrightarrow {\triangle }}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C(OR)=CH_{2}}$

Προσθήκη καρβονικών οξέων

Με επίδραση καρβοξυλικών οξέων (RCOOH) σε 1-πεντίνιο παράγεται καρβονικός προπυλοβινυλεστέρας:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+RCOOH{\xrightarrow {}}RCOOC(CH_{2}CH_{2}CH_{3})=CH_{2}}$

Οζονόλυση

Με επίδραση όζοντος (Ο₃, οζονόλυση) σε 1-πεντίνιο παράγεται αρχικά ασταθές οζονίδιο, που τελικά διασπάται σε 2-οξοπεντανάλη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+{\frac {2}{3}}O_{3}{\xrightarrow {H_{2}O}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}COCHO}$

Σχηματισμός ακετυλιδίων

1. Με επίδραση μεταλλικού νατρίου σε 1-πεντίνιο παράγεται πεντινικό νάτριο (CH₃CH₂CH₂C≡CNa):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+Na{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CNa+{\frac {1}{2}}H_{2}}$

• Το πεντανικό νάτριο αποτελεί πρώτη ύλη για την παραγωγή άλλων παραγώγων με τριπλό δεσμό, γιατί αντιδρά με αλκυλαλογονίδια (RX):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CNa+RX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CR+NaX}$

2. Με επίδραση ιόντων αργύρου (Ag⁺) και παρουσία αμμωνίας (NH₃) παράγεται ένα λευκό στερεό, ο πεντινικός άργυρος (CH₃CH₂CH₂C≡CAg):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+Ag^{+}+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CAg\downarrow +NH_{4}^{+}}$

3. Με επίδραση ιόντων μονοσθενούς χαλκού (Cu⁺) και παρουσία αμμωνίας (NH₃) παράγεται ένα κεραμιδί στερεό, ο πεντινικός χαλκός (CH₃CH₂CH₂C≡CCu):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+Cu^{+}+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CCu\downarrow +NH_{4}^{+}}$

• Οι αντιδράσεις #2 και #3 χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της ομάδας -C ≡ CH.

Προσθήκη καρβενίων

Κατά την προσθήκη μεθυλενίου σε 1-πεντίνιο σχηματίζεται μείγμα από 1-εξίνιο, 4-μεθυλο-1-πεντίνιο, 3-μεθυλοπεντίνιο, 2-εξίνιο και 1-προπυλοκυκλοπροπένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+CH_{3}Cl+KOH{\xrightarrow {}}KCl+H_{2}O+{\frac {1}{3}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+{\frac {2}{9}}(CH_{3})_{2}CHCH_{2}C\equiv CH+}$$\mathrm {+{\frac {2}{9}}CH_{3}CH_{2}CH)CH_{3})C\equiv CH+{\frac {1}{9}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+{\frac {1}{9}}}$

• Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική, και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:

1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C_#5-H: Προκύπτει 1-εξίνιο, ένα αλκίνιο.

2. Παρεμβολή στους τρεις (2) δεσμούς C_#4-H: Προκύπτει 4-μεθυλο-1-πεντίνιο, ένα αλκίνιο.

2. Παρεμβολή στους τρεις (2) δεσμούς C_#3-H: Προκύπτει 3-μεθυλοπεντίνιο, ένα αλκίνιο.

3. Παρεμβολή στον έναν (1) δεσμό C_#1-H: Προκύπτει 2-εξίνιο, ένα αλκίνιο.

4. Προσθήκη στον έναν (1) τριπλό δεσμό: Προκύπτει 1-προπυλοκυκλοπροπένιο, ένα κυκλοαλκένιο.

• Προκύπτει επομένως μείγμα από 1-εξίνίο ~33%, 4-μεθυλο-1-πεντίνιο ~22%, 3-μεθυλοπεντίνιο ~22%, 2-εξίνιο ~11% και 1-προπυλοκυκλοπροπένιο ~11%.
• Με τη χρήση διιωδομεθανίου (CH₂I₂) και ψευδαργύρου (Zn) επικρατεί η προσθήκη, οπότε είναι:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+CH_{2}I_{2}+Zn{\xrightarrow {}}ZnI_{2}+}$

Πηγές

• 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

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• NIST Chemistry WebBook page for 1-pentyne