Βινυλυδροϋπεροξείδιο

To βινυλυδροϋπεροξείδιο (αγγλικά: vinylhydroperoxide) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, με μοριακό τύπο C₂H₄O₂ και ημισυντακτικό τύπο CH₂=CHO₂H. Είναι ένα οργανικό υπεροξείδιο και αποτελεί «τυπικό» υδατάνθρακα (δηλαδή ανήκει στις ενώσεις που έχουν την αναλογία ατόμων υδρογόνου - οξυγόνου 2:1, που έχει και το νερό, αλλά χωρίς να είναι πραγματικά σάκχαρα).

Βινυλυδροϋπεροξείδιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Αιθενυλυδροϋπεροξείδιο Αιθενυλοδιοξειδάνιο
Άλλες ονομασίες	Βινυλυδροϋπεροξείδιο Βινυλοδιοξειδάνιο Υδροϋπεροξυαιθένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H4O2
Μοριακή μάζα	60,05 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH2=CHO2H
SMILES	C=COO
ChemSpider ID	25934400
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	9
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο βρασμού	96,6±13°C
Πυκνότητα	1.000±100 kg/m³
Δείκτης διάθλασης , nD	1,389
Τάση ατμών	25,3±0,3 mmHg
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	12,2±19,8°C
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Ισομέρεια

Με βάση το χημικό του τύπο, C₂H₄O₂, έχει τα ακόλουθα εννέα (9) ισομερή θέσης:

1. 1,1-αιθενοδιόλη, με ημισυντακτικό τύπο CH₂=C(OH)₂. Πρόκειται για ασταθή διενόλη, ελάσονα ταυτομερή με το αιθανικό οξύ.
2. 1,2-αιθενοδιόλη, με ημισυντακτικό τύπο HOCH=CH(OH) (σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή). Πρόκειται για ασταθή διενόλη, ελάσονα ταυτομερή με την υδροξυαιθανάλη.
3. Υδροξυαιθανάλη, με ημισυντακτικό τύπο ΗΟCH₂CHO.
4. Αιθανικό οξύ με ημισυντακτικό τύπο CH₃COOH.
5. Μεθανικός μεθυλεστέρας με ημισυντακτικό τύπο HCOOCH₃.
6. 1,2-διοξετάνιο ή 1,2-επιδιοξυαιθάνιο με γραμμικό τύπο .
7. 1,3-διοξετάνιο ή 1,1΄-εποξυμεθοξυμεθάνιο με γραμμικό τύπο .
8. Μεθυλοδιοξιράνιο ή 1,1-επιδιοξυαιθάνιο με γραμμικό τύπο .
9. Οξιρανόλη ή 1,2-εποξυαιθανόλη με γραμμικό τύπο .

Παραγωγή

Πολλές οργανομεταλλικές ενώσεις έχουν την τάση να εισάγουν μοριακό οξυγόνο σε δεσμούς C-M, όπου M μέταλλο, ενώ τα ηλεκτροθετικά μέταλλα είναι ευαίσθητα στην παρουσία νερού. Οι ιδιότητες αυτές αξιοποιούνται για την παραγωγή οργανικών υπεροξειδίων.

Πιο συγκεκριμένα, το βινυλυδροϋπεροξείδιο μπορεί να παραχθεί με επίδραση οξυγόνου σε βινυλολίθιο ή βινυλομαγνησιοαλογονίδιο (CH₃MgX), ακολουθούμενη από υδρόλυση:

$\mathrm {CH_{2}=CHLi+O_{2}{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}CH_{2}=CHO_{2}Li{\xrightarrow {+H_{2}O}}CH_{2}=CHO_{2}H+LiOH}$

ή

$\mathrm {CH_{2}=CHMgX+O_{2}{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{2}=CHO_{2}MgX{\xrightarrow {+H_{2}O}}CH_{2}=CHO_{2}H+Mg(OH)X\downarrow }$

Εναλλακτικά, υπάρχει δυνατότητα παραγωγής βινυλυδροϋπεροξειδίου με επίδραση Hg²⁺ σε αιθίνιο, ακολουθούμενη από επίδραση υπεροξειδίου του υδρογόνου:

$\mathrm {HC\equiv CH+H_{2}O_{2}{\xrightarrow[{H_{2}SO_{4}}]{Hg^{2+}}}CH_{2}=CHO_{2}H}$

Χημική συμπεριφορά

Αυτοδιάσπαση

Το βινυλυδροϋπεροξείδιο είναι ασταθές και αυτοδιασπάται με εξώθερμη αντίδραση. Σε αραιά διαλύματα σχηματίζει ελεύθερες ρίζες CH₂=CHO^• και ^•OH, που μπορούν να προκαλέσουν την έναρξη σειράς αντιδράσεων πολυμερισμού. Σε χημικά καθαρή μορφή μπορεί να χρειαστεί κάποια θερμότητα για την έναρξη της διαδικασίας, αλλά χρειάζεται προσοχή, γιατί η επιπλέον θερμότητα που παράγεται από την εξώθερμη διάσπαση κάνει τη διάσπαση αυτοεπιταχυνόμενη. Γενικά, έχουμε τις ακόλουθες αντιδράσεις διάσπασης:

$\mathrm {CH_{2}=CHO_{2}H{\xrightarrow {}}CH_{2}=CHO^{\bullet }+\ ^{\bullet }OH}$

$\mathrm {CH_{2}=CHO_{2}H{\xrightarrow {\triangle }}CH_{2}=CHOH+|O|}$

Επειδή η τελευταία παραγώμενη αιθενόλη ταυτομερίζεται σε αιθανάλη, που είναι εύκολα οξειδώσιμη σε αιθανικό οξύ, το τελευταίο είναι και το πιθανότερο τελικό προϊόν:

$\mathrm {CH_{2}=CHOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CHO{\xrightarrow {+|O|}}CH_{3}COOH}$

Ενεργό οξυγόνο

Το θεωρητικό ποσοστό σε «ενεργό οξυγόνο» για το βινυλυδροϋπεροξείδιο είναι A[O]_θ% = 16/60·100% ≈ 26,7%.

Παραγωγή εποξειδίων από αλκένια

Οξειδώνει αλκένια στα αντίστοιχα εποξείδια. Για παράδειγμα, οξειδώνει αιθένιο σε οξιράνιο:

$\mathrm {CH_{2}=CHO_{2}H+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CHO+}$

Αναγωγή σε αιθανόλη

Ανάγεται (τελικά) σε αιθανόλη από λιθιοαργιλιοϋδρίδιο:

$\mathrm {2CH_{2}=CHO_{2}H+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}OH+LiAlO_{2}}$

Μετατροπή σε αιθενόνη

Με επίδραση ισχυρής βάσης, όπως το υδροξείδιο του καλίου, το βινυλυδροϋπεροξείδιο μπορεί να μετατραπεί σε αιθενόνη και νερό, μέσω ανασχηματισμού Kornblum–DeLaMare:

$\mathrm {CH_{2}=CHO_{2}H{\xrightarrow {KOH}}CH_{2}=CO+H_{2}O}$

Πηγές

• 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
• Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.
• Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985