Βικιπαίδεια

Οξιράνιο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Περιήγηση ιστορικού διαδραστικά
← Προηγούμενη διαφοράΕπόμενη διαφορά →
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
ΟπτικήΚώδικας wiki
Eklogarithmos (συζήτηση | συνεισφορές)
980 επεξεργασίες
μ Επιμέλεια με τη χρήση AWB (10269)
Γραμμή 23:
|χημικός τύπος = C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>O
|μοριακή μάζα = 44,05 [[amu]]
|σύντομος συντακτικός τύπος = [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|30 px]]
|συντομογραφίες =
|CAS numb. = 75-21-8
Γραμμή 99:
}}
 
Το '''οξιράνιο'''<ref>Δείτε τις εναλλακτικές ονομασίες στον παρακείμενο πίνακα πληροφοριών χημικής ένωσης.</ref> είναι ο απλούστερος [[ετεροκυκλικές ενώσεις|ετεροκυκλικός]] [[αιθέρες|αιθέρας]]. Στις συνηθισμένες συνθήκες ([[θερμοκρασία]] 25&nbsp;°C, [[πίεση]] 1 [[Ατμόσφαιρα (μονάδα)|atm]]), είναι ένα άχρωμο, εύφλεκτο [[αέριο]], με μια γλυκιά οσμή παρόμοια με αυτή του [[διαιθυλαιθέρας|αιθέρα]], όταν έχει [[συγκέντρωση]] που βρίσκεται σε [[τοξικολογία|τοξικά επίπεδα]]. Είναι ένα από τα πιο σημαντικά ενδιάμεσα προϊόντα της [[χημική βιομηχανία|χημικής βιομηχανίας]].
 
Δομικά, το [[μόριο|μόριό]] του αποτελείται από ένα τριμελή (και [[τρίγωνο|τριγωνικό]]) δακτύλιο που περιέχει δύο (2) [[άτομο|άτομα]] [[άνθρακας|άνθρακα]] και ένα (1) άτομο [[οξυγόνο|οξυγόνου]]υ. Κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται επιπλέον με δύο (2) άτομα [[υδρογόνο|υδρογόνου]]υ. Λόγω του τριμελούς δακτυλίου, έχει υψηλή «ενέργεια τάσης δεσμών», όπως και ανάλογα μόρια, όπως για παράδειγμα του [[κυκλοπροπάνιο|κυκλοπροπανίου]] και της [[αζιριδίνη|αζιριδίνης]]ς. Η υψηλή ενέργεια συνεπάγεται σχετικά εύκολες [[αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης]] με θραύση του ενός δεσμού C-O. Με βάση το [[χημικός τύπος|χημικό τύπο]] του, C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>O, έχει δύο (2) [[ισομέρεια|ισομερή θέσης]], την [[αιθανάλη]] και την ελάσσονα [[ταυτομέρεια|ταυτομερή]] της [[αιθενόλη]].
 
Παρόλο που είναι μια ζωτικής σημασίας ενδιάμεση ύλη για τη χημική βιομηχανία, με πολλά χρήσιμα παράγωγα, που περιλαμβάνουν και [[πολυμερισμός|πολυμερή]], το ίδιο το εποξυαιθάνιο είναι μια πολύ βλαβερή ουσία, καθώς στις συνηθισμένες συνθήκες είναι αέριο εύφλεκτο, καρκινογόνο, τερατογόνο, ερεθιστικό και αναισθητικό, με ένα παραπλανητικό ευχάριστο άρωμα.
 
Η χημική δραστικότητα του εποξταιθανίου, που είναι υπεύθυνη για πολλές από τις βλαβερές ιδιότηττές του, είναι επίσης υπεύθυνη για το ότι είναι μια ουσία με νευραλγική σημασία για τη χημική βιομηχανία και που υποστηρίζει (σε σημαντικό βαθμό) το επίπεδο ζωής των προηγμένων κοινωνιών. Παρόλο που είναι πολύ επικίνδυνο για οικιακή χρήση και σχετικά άγνωστο στους καταναλωτές, το οξιράνιο χρησιμοποιείται για τη βιομηχανική παραγωγή πολλών καταναλωτικών και μη χημικών προϊόντων και ενδιαμέσων. Είναι από χρήσιμο ως απαραίτητο για την παραγωγή απορρυπαντικών, πηκτικών, διαλυτών, πλαστικών και διαφόρων οργανικών χημικών, όπως η [[1,2-αιθανοδιόλη]], οι αιθανολαμίνες, διάφορες απλές και σύνθετες γλυκόλες, οι πολυγλυκολικοί αιθέρες και άλλες ενώσεις. Ως ένα δηλητηριώδες αέριο που δεν αφήνει ίχνη στα αντικείμενα με τα οποία έρχεται σε επαφή, το καθαρό οξιράνιο είναι ένα αποστειρωτικό που χρησιμοποιείται ευρύτατα από [[νοσοκομείο|νοσοκομεία]] και από τη βιομηχανία παραγωγής ιατρικού εξοπλισμού, σε αντικατάσταση της χρήσης ατμού σε υλικά που είναι ευαίσθητα στη [[θερμότητα]], όπως οι μίας χρήσης πλαστικές σύριγγες<ref>McKetta, John J. and Cunningham, William A. (1984). Encyclopedia of Chemical Processing and Design 20. CRC Press. p. 309. ISBN 0-8247-2470-4.</ref>.
Γραμμή 111:
== Ιστορία ==
 
Το οξιράνιο παρασκευάστηκε για πρώτη φορά το [[1859]] από το [[Γαλλία|γάλλο]] χημικό [[Κάρολος-Αδόλφος Βουρτζ|Κάρολο-Αδόλφο Βουρτζ]] (''Charles-Adolphe Wurtz''), μετά από κατεργασία [[2-χλωραιθανόλη|2-χλωραιθανόλης]]ς με [[υδροξείδιο του καλίου]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{ClCH_2CH_2OH + KOH \xrightarrow{} KCl + H_2O +}</math> [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
</div>
 
Ο Βουρτζ μέτρησε και τη [[βρασμός|θερμοκρασία βρασμού]] του οξιρανίου (13,5 &nbsp;°C, λίγο υψηλότερο από την τιμή που ισχύει σήμερα, δηλαδή 10,7 &nbsp;°C) και ανακάλυψε την ικανότητά του να αντιδρά με [[οξύ|οξέα]] και [[άλατα]] [[μέταλλα|μετάλλων]]<ref name="oe1"> PV Zimakova and Ph. O. Dymenta, ed. (1967). "Part I. Structure and properties of ethylene oxide. Features of the reactivity of ethylene oxide and the structure of its molecules". Ethylene oxide. Khimiya. pp. 15–17.</ref>. Ο Βουρτζ νόμισε (λανθασμένα) ότι το οξιράνιο έχει τις ιδιότητες μιας ανάργανης [[βάση|βάσης]]ς. Αυτή η παρανόηση συνεχίστηκε μέχρι το [[1896]], όταν ο [[Γκεόργκ Μπρέντιγκ]] (''Bredig'') βρήκε ότι το οξιράνιο δεν είναι ένας [[ηλεκτρολύτης]]<ref name="oe1" /><ref>G. Bredig and A. Usoff (1896) "Ist Acetylen ein Elektrolyt?" (Is acetylene an electrolyte?), Zeitschrift für Elektrochemie, 3 : 116-117.</ref><ref name="oe1" />. Ακόμη, ήταν αντικείμενο διαφωνίας για ένα μακρύ (σχετικά) χρονικό διάστημα, για το αν διέφερε από τους άλλους αιθέρες (κυρίως ως προς τη ροπή του να εμπλέκεται σε [[αντιδράσεις προσθήκης]], όπως είναι τυπικό στις ακόρεστες ενώσεις). Η ετεροκυκλική τριγωνική δομή του οξιρανίου προτάθηκε τουλάχιστον από το [[1868]]<ref> Eugen F. von Gorup-Besanez, ed., Lehrbuch der organischen Chemie für den Unterricht auf Universitäten, … [Textbook of Organic Chemistry for Instruction at Universities, … ], 3rd ed. (Braunschweig, Germany: Friedrich Vieweg und Sohn, 1868), vol. 2, page 268.
See also p. 253 of the 1876 edition: Eugen F. von Gorup-Besanez, ed., Lehrbuch der organischen Chemie für den Unterricht auf Universitäten, … , 5th ed. (Braunschweig, Germany: Friedrich Vieweg und Sohn, 1876), vol. 2, page 253.</ref>.
 
Η μέθοδος που πρωτοχρησιμοποίησε ο Βουρτζ το 1859, παρέμεινε επί μακρύ (σχετικά) χρονικό διάστημα η μοναδική για την παραγωγή του οξιρανίου, παρόλο που έγιναν πολυάριθμες απόπειρες από επιστήμονες, που περιλάμβαναν και τον ίδιο το Βουρτζ, για την παραγωγή του απευθείας από το αιθένιο<ref name="ect">Ethylene Oxide". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Elastomers, synthetic to Expert Systems 9 (4 ed.). New York: John Wiley & Sons. 1994. pp. 450–466.</ref>. Τελικά, το [[1931]], ο επίσης γάλλος χημικός [[Θεοντόρ Λαφόρτ]] (''Theodore Lefort''), ανέπτυξε μια μέθοδο απεθείας οξυγόνωσης αιθενίου, παρουσία [[άργυρος|αργύρου]] ως [[κατάλυση|καταλύτη]]<ref>Lefort, T.E. (1935). "Process for the production of ethylene oxide. United States Patent 1998878". Retrieved 2009-09-23.</ref>. Μέχρι το [[1940]], ήδη σχεδόν όλη η βιομηχανική παραγωγή του οξιρανίου γινόταν με τη νέα μέθοδο<ref> P. P. McClellan (1950). "Manufacture and Uses of Ethylene Oxide and Ethylene Glycol". Ind. Eng. Chem. 42 (12): 2402–2407. doi:10.1021/ie50492a013.</ref>. Η [[αποστείρωση]] με οξιράνιο για τη διατήρηση [[μπαχαρικό|μπαχαρικών]] [[πατέντα|πατενταρίστηκε]] το [[1938]] από τον [[ΗΠΑ|αμερικανό]] χημικό [[Λλόυντ Χαλλ]] (''Lloyd Hall''). Το οξιράνιο πέτυχε υψηλή βιομηχανική σημασία κατά τη διαρκεια του [[Α΄ Παγκόσμιος Πόλεμος|Α΄ Παγκοσμίου Πολέμου]], ως μια πρόδρομη ένωση τόσο για την [[1,2-αιθανοδιόλη]], που χρησιμοποιείται ως [[αντιψυκτικό]], όσο και για το [[χημικό όπλο]] που έγινε γνωστό ως «[[αέριο μουστάρδας]]».
 
== Δομή ==
Γραμμή 125:
[[Αρχείο:Ethylene-oxide.png|250px|thumb|right|Δομή οξιρανίου]]
 
Ο ετεροκυκλικός δακτύλιος του οξιρανίου σχηματίζει σχεδόν ένα [[ισόπλευρο τρίγωνο]], με [[γωνία|δεσμικές γωνίες]] περίπου 60°, έχοντας, επομένως, μια σημαντική «γωνιακή παραμόρφωση» και μια επακόλουθη [[ενέργεια τάσης δεσμού|ενέργεια τάσης δεσμών]] 105 kJ/mol<ref> Knunyants, IL, ed. (1988). "Voltage molecules". Chemical Encyclopedia 3. "Soviet encyclopedia". pp. 330–334.</ref><ref name="traven">
Traven VF (2004). In VFTraven. Organic chemistry: textbook for schools 2. ECC "Academkniga". pp. 102–106. ISBN 5-94628-172-0.</ref>. Για σύγκριση, ο δεσμός C-O-H στις αλκοόλες είναι περίπου 110° και ο δεσμός C-O-C στους αιθέρες είναι 120°. Οι [[ροπή αδράνειας|ροπές αδράνειας]] γύρω από τους κύριους άξονες είναι I<sub>A</sub> = 32,921·10<sup>−40</sup> g·cm², I<sub>B</sub> = 37,926·10<sup>−40</sup> g·cm² και I<sub>C</sub> = 59,510·10<sup>−40</sup> g·cm²<ref>Cunningham G. L., Levan W. I., Gwinn W. D. (1948). "The Rotational Spectrum of Ethylene Oxide". Phys. Rev. 74 (10): 1537. doi:10.1103/PhysRev.74.1537.</ref>. Η [[διπολική ροπή]] σε μια θερμοκρασία μέσα στο εύρος 17-176&nbsp;°C είναι 6,26·10<sup>−30</sup> C·m<ref>The dipole moments of certain substances". ChemAnalitica.com. 1 April 2009. Retrieved 2009-09-21.</ref>.
 
Η σχετική αστάθεια των δεσμών C-O στο μόριο αποκαλύπτεται με τη σύγκριση στον παρακάτω πίνακα ενεργειών που απαιτούνται για τη θραύση των δύο (2) δεσμών C-O του οξιρανίου σε σχέση με την [[ενέργεια]] θραύσης ενός (1) μόνο δεσμού C-O στην [[αιθανόλη]] και στο [[διμεθυλαιθέρας|διμεθυλαιθέρα]]:
Γραμμή 134:
! Μέθοδος
|-
| [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]] '''→ C<sub>2</sub>H<sub>4</sub> + O''' (Θραύση δύο (2) δεσμών)
|354,38
|Υπολογισμένη από τις ατομικές [[ενθαλπία|ενθαλπίες]].
Γραμμή 155:
1. Το αιθυλενοξείδιο παράγεται σήμερα βιομηχανικά από καθαρό αιθένιο, με οξείδωση από ατμοσφαιρικό αέρα ή καθαρό οξυγόνο, όπως φαίνεται στην παρακάτω αντίδραση<ref name=Ullmann>Siegfried Rebsdat, Dieter Mayer "Ethylene Oxide" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.{{DOI|10.1002/14356007.a10_117}} Article Online Posting Date: March 15, 2001.</ref>:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{CH_2=CH_2 + \frac{1}{2}O_2 \xrightarrow[1-2MPa,\; 280^oC]{Ag}}</math> [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
</div>
Η απόδοση της αντίδρασης μπορεί να φθάσει και το 80%. Η παγκόσμια ετήσια παραγωγή είναι 11 εκατομμύρια τόνοι.
 
2. Εναλλακτικά, η [[οξειδοαναγωγή|οξείδωση]] μπορεί να γίνει και με [[αιθανικό οξύ|αιθανικό υπεροξύ]]<ref name="ReferenceA">Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 15.</ref>:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{CH_2=CH_2 + CH_3CO_3H \xrightarrow{} CH_3COOH +}</math> [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
</div>
 
3. Τέλος, υπάρχει και η δυνατότητα η οξείδωση του αιθενίου να γίνει από [[διοξιράνιο]]:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Dioxirane.svg|30 px]] <math>\mathrm{+ CH_2=CH_2 \xrightarrow{} HCHO +}</math> [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
</div>
 
=== Από χλωραιθανόλη ===
 
Με [[αντιδράσεις απόσπασης|απόσπαση]] [[υδροχλώριο|υδροχλωρίου]] (HCl) από [[2-χλωραιθανόλη]] παράγεται οξιράνιο<ref>Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 15.<name="ReferenceA"/ref>:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{ClCH_2CH_2OH + NaOH \xrightarrow{} NaCl + H_2O +}</math> [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
</div>
 
Γραμμή 181:
<div style='text-align: center;'>
<math>
\mathrm{HCHO + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{2}{3} CH_3CHO + \frac{1}{3}} </math> [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|30 px]]
</div>
* Μεγαλύτερη απόδοση σε οξιράνιο έχει η παραγωγή μεθυλενίου με το σύστημα [[ψευδάργυρος|ψευδαργύρου]] - [[διιωδομεθάνιο|διιωδομεθανίου]], που ευνοεί την παραγωγή κυκλικών ενώσεων:
Γραμμή 187:
<div style='text-align: center;'>
<math>
\mathrm{HCHO + CH_2I_2 + Zn \xrightarrow{Cu} ZnI_2 +} </math> [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|30 px]]
</div>
 
Γραμμή 194:
Με τη χρήση ενδομοριακής [[αντίδρασης Würtz]] σε [[δι(βρωμομεθυλ)αιθέρας|δι(βρωμομεθυλ)αιθέρα]]<ref>August Freund (1881). "Über Trimethylen". Journal für Praktische Chemie 26 (1): 625–635. doi:10.1002/prac.18820260125.</ref><ref>August Freund (1882). "Über Trimethylen". Monatshefte für Chemie 3 (1): 625–635. doi:10.1007/BF01516828.</ref>
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{BrCH_2OCH_2Br + 2Na \xrightarrow{} 2NaBr +} </math> [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|30 px]]
</div>
* Όμως η απόδοση αυτής της αντίδρασης είναι σχετικά μικρή, αφού ταυτόχρονα διεξάγεται αναπόφευκτα και διαμοριακή<ref>Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.2.</ref>:
Γραμμή 201:
\mathrm{2BrCH_2OCH_2Br + 2Na \xrightarrow{} 2NaBr + BrCH_2OCH_2CH_2OCH_2Br} </math>
</div>
* Σήμερα χρησιμοποιείται περισσότερο η τροποποιημένη αντίδραση Freund με [[ψευδάργυρος|Zn]], που δίνει μεγαλύτερη απόδοση στην ενδομοριακή αντίδραση. Σ' αυτήν την περίπτωση η στοιχειομετρική εξίσωση της αντίδρασης γίνεται<ref>G. Gustavson (1887). "Ueber eine neue Darstellungsmethode des Trimethylens". J. Prakt. Chem. 36: 300–305. doi:10.1002/prac.18870360127. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90799n/f308.table. </ref><ref>Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 154, §6.5.Β1.</ref>:
<div style='text-align: center;'>
<math> \mathrm{BrCH_2OCH_2Br + Zn \xrightarrow{} ZnBr_2 +} </math> [[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|30 px]]
</div>
 
== Φυσικές και φασματοσκοπικές ιδιότητες ==
 
Το εποξυαιθάνιο είναι [[αέριο]] (σημείο ζέσης 10&nbsp;°C) κι έχει [[διπολική ροπή]] 1,9 D. Οι αποστάσεις μεταξύ των ατόμων του μορίου του και οι γωνίες των δεσμών του μετρήθηκαν με ακρίβεια με [[μικροκύματα|φασματοσκοπία μικροκυμάτων]] κι έχουν τις ακόλουθες τιμές<ref>{{cite bookname="traven">
|chapter= Voltage molecules▼
|title = Chemical Encyclopedia▼
| editor = Knunyants, IL▼
|publisher = "Soviet encyclopedia"▼
|year = 1988▼
|volume = 3▼
|pages = 330–334}}</ref><ref name="traven">▼
{{cite book|author = Traven VF
|title = Organic chemistry: textbook for schools| editor = VFTraven
Γραμμή 222 ⟶ 215 :
|volume = 2
|pages = 102–106
|isbn = 5946281720}}</ref>:<ref>{{cite book
▲|chapter= Voltage molecules
▲|title = Chemical Encyclopedia
▲| editor = Knunyants, IL
▲|publisher = "Soviet encyclopedia"
▲|year = 1988
▲|volume = 3
▲|pages = 330–334}}</ref><ref name="traven">:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene-oxide.png|250px]]
</div>
H [[ενέργεια τάσης δεσμών]] υπολογίστηκε σε 105 kJ/mol (η αντίστοιχη τιμή για το [[κυκλοπροπάνιο]] είναι 117 kJ/mole). Στα [[φασματοσκοπία|φάσματα]] [[υπέρυθρη ακτινοβολία|υπερύθρου]] η δόνηση του δεσμού C-H εμφανίζεται στην περιοχή των αντίστοιχων των [[αλκένια|αλκενίων]] (>C=CH<sub>2</sub>), δηλαδή γύρω στα 3050 &nbsp;cm<sup>-1−1</sup>, ενώ η δόνηση του δεσμού C-O βρίσκεται στην περιοχή των αντίστοιχων των [[αιθέρες|αλκενυλαιθέρων]] (>C=C-OR), δηλαδή στα 1250 &nbsp;cm<sup>-1−1</sup><ref>Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 15.<name="ReferenceA"/ref>.
 
== Χημική συμπεριφορά και παράγωγα ==
Γραμμή 232:
Το εποξυαιθάνιο και τα υπόλοιπα οξιράνια (αλκυλιωμένα παράγωγα του εποξυαιθάνιου) χαρακτηρίζονται από αντιδράσεις προσθήκης με διάνοιξη του δακτυλίου. Αντιδρούν εύκολα με πυρηνόφιλα αντιδραστήρια (π.χ. H<sup>-</sup>, X<sup>-</sup>, HO<sup>-</sup>, RO<sup>-</sup>, RMgI, NH<sub>3</sub>, κτλ. που παρακάτω συμβολίζονται γενικά ως ZA), κατά την ακόλουθη γενική αντίδραση:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ ZA \xrightarrow{} ACH_2CH_2OZ} </math> <br />
[[Αρχείο:Ethylene oxide reactions.png|Αντιδράσεις του εποξυαιθανίου]]
Γραμμή 257:
 
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ H_2O \xrightarrow{} HOCH_2CH_2OH} </math> <br />
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ HOCH_2CH_2OH \xrightarrow{} HOCH_2CH_2OCH_2CH_2OH} </math><br />
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ \frac{1}{2} HOCH_2CH_2OH \xrightarrow{} \frac{1}{2} HOCH_2CH_2OCH_2CH_2OCH_2CH_2OH} </math>
</div>
Γραμμή 269:
Με επίδραση [[υδρίδιο του λιθίου|υδριδίου του λιθίου]] έχουμε την εφαρμογή της παραπάνω αναφερόμενης γενικής αντίδρασης για A = H και Z = Li. Παράγεται [[αιθανόλη|αιθανολικό λίθιο]], το οποίο με [[υδρόλυση]] δίνει αιθανόλη:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ LiH \xrightarrow{} CH_3CH_2OLi \xrightarrow{+H_2O} CH_3CH_2OH + LiOH} </math>
</div>
Γραμμή 277:
Με επίδραση [[υδραλογόνα|υδραλογόνου]] (HX, όπου Χ = Cl, Br, I) έχουμε την εφαρμογή της παραπάνω αναφερόμενης γενικής αντίδρασης για A = X και Z = H. Παράγεται 2-αλαιθανόλη (XCH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>OH):
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ HX \xrightarrow{} XCH_2CH_2OH} </math>
</div>
Γραμμή 289:
* Οι 2-αλαιθανόλες μπορούν να παραχθούν επίσης με επίδραση υδατικών διαλυμάτων αλογονούχων μετάλλων σε εποξυαιθάνιο. Π.χ. με επίδραση υδατικού διαλύματος [[διχλωριούχος χαλκός|διχλωριούχου χαλκού]] σε εποξυαιθάνιο έχουμε την ακόλουθη αντίδραση<ref name="oe3" />:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+\frac{1}{2} CuCl_2 + H_2O \xrightarrow{} ClCH_2CH_2OH + \frac{1}{2} Cu(OH)_2 \downarrow} </math>
</div>
Γραμμή 297:
Με επίδραση [[υδροκυάνιο|υδροκυανίου]] έχουμε την εφαρμογή της παραπάνω αναφερόμενης γενικής αντίδρασης για A = CN και Z = H. Παράγεται [[3-υδροξυπροπανονιτρίλιο]]:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ HCN \xrightarrow{} HOCH_2CH_2CN} </math>
</div>
Γραμμή 305:
|journal = Organic Syntheses|volume= 1|page=256|year=1941}}</ref>:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+\frac{1}{2} Ca(CN)_2 + H_2O \xrightarrow{10-20^oC} HOCH_2CH_2CN +\frac{1}{2} Ca(OH)_2} </math>
</div>
Γραμμή 311:
=== Προσθήκη αμμωνίας ή αμινών ===
 
1. Με επίδραση [[αμμωνία|αμμωνίας]]ς έχουμε την εφαρμογή της παραπάνω αναφερόμενης γενικής αντίδρασης για A = NH<sub>2</sub> και Z = H. Παράγεται [[2-αμιναιθανόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ NH_3 \xrightarrow{} H_2NCH_2CH_2OH} </math>
</div>
* Συμπαράγονται επίσης [[δι(2-υδροξυαιθυλ)αμίνη]] και [[τρι(2-υδροξυαιθυλ)αμίνη]]:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ \frac{1}{2} NH_3 \xrightarrow{} (HOCH_2CH_2)_2NH} </math> <br />
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ \frac{1}{3} NH_3 \xrightarrow{} (HOCH_2CH_2)_3N} </math>
</div>
Γραμμή 326:
2. Με επίδραση [[αμίνες|πρωτοταγούς αμίνης]] (RNH<sub>2</sub>) έχουμε την εφαρμογή της παραπάνω αναφερόμενης γενικής αντίδρασης για A = RNH και Z = H. Παράγεται 2-αλκυλαμιναιθανόλη:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ RNH_2 \xrightarrow{} RNHCH_2CH_2OH} </math>
</div>
Γραμμή 332:
3. Με επίδραση [[αμίνες|δευτεροταγούς αμίνης]] (R<sub>2</sub>NH, όπου τα δύο R όχι απαραίτητα ίδια) έχουμε την εφαρμογή της παραπάνω αναφερόμενης γενικής αντίδρασης για A = R<sub>2</sub>N και Z = H. Παράγεται 2-διαλκυλαμιναιθανόλη:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ R_2NH \xrightarrow{} R_2NCH_2CH_2OH} </math>
</div>
Γραμμή 345:
|pages = 15–17}}</ref>:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ \frac{1}{n} R_2NCH_2CH_2OH \xrightarrow{} \frac{1}{n} R_2NCH_2CH_2O(CH_2CH_2O)_nH} </math>
</div>
Γραμμή 358:
|isbn = 5819400674}}</ref>:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ R_3N + H_2O \xrightarrow{} [R_3NCH_2CH_2OH]^+OH^-} </math>
</div>
 
=== Προσθήκη καρβοξυλικών οξέων και παραγώγων τους ===
 
 
Το οξιράνιο αντιδρά επίσης με [[καρβοξυλικά οξέα]] (RCOOH), με την παρουσία ενός καταλύτη, παράγοντας τους αντίστοιχους μονοεστέρες της 1,2-αιθανοδιόλης, ενώ με [[ανυδρίτες καρβοξυλικών οξέων]] ((RCO)<sub>2</sub>O) δίνει τους διεστέερες της 1,2-αιθανοδιόλης:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ RCOOH \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2OH} </math>
<br>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ (RCO)_2O \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2OOCR} </math>
</div>
Γραμμή 376 ⟶ 375 :
Τα [[αμίδια]] των καρβοξυλικών οξέων (RCONH<sub>2</sub>) αντιδρούν παρόμοια, παράγοντας τα αντίστοιχα N-(2-υδροξυαιθυλ)αμίδια:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ RCONH_2 \xrightarrow{} RCONHCH_2CH_2OH} </math>
</div>
 
Η κυκλοπροσθήκη ανώτερων καρβοξυλικών οξέων σε οξιράνιο πραγματοποιείται σε (σχετικά) αυξημένες θερμοκρασίες (τυπικά 140–180 &nbsp;°C) και πιέσεις (300–500 kPa), και σε «[[αδρανής ατμόσφαιρα|αδρανή ατμόσφαιρα]]», υπό την παρουσία ενός αλκαλικού καταλύτη (συγκέντρωσης 0,01–2%), όπως το υδροξείδιο ή ανθρακικό νάτριο ή κάλιο<ref> van Os, N. M., ed. (1998). Nonionic surfactants: organic chemistry. CRC Press. pp. 129–131. ISBN 978-0-8247-9997-7.</ref>:
<div style='text-align: center;'>
<math> \mathrm{RCOOH + OH^-\xrightarrow{} RCOO^- + H_2O} </math>
<br>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ RCOO^- \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2O^-} </math>
<br>
Γραμμή 394 ⟶ 393 :
Η επίδραση του οξιρανίου με [[οργανομεταλλικές ενώσεις]], όπως τα αντιδραστήρια Grignard (RMgX), μπορούν να θεωρηθούν ως μερικές περιπτώσεις της παραπάνω γενικής αντίδρασης, με Z = MgBr και A = R. Μετά και την [[υδρόλυση]] του παραγόμενου προϊόντος, το τελικό προϊόν είναι μια πρωτοταγής αλκοόλη. Στην ουσία, η όλη αντίδραση αντιστοιχεί σε [[αντιδράσεις ανοικοδόμισης|ανοικοδόμιση]] της οργανομεταλλικής ένωσης κατά τα δύο (2) άτομα άνθρακα του οξιρανίου<ref>Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.2.7.</ref>:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ RMgX \xrightarrow{|Et_2O|} RCH_2CH_2OMgX \xrightarrow{+H_2O} RCH_2CH_2OH + Mg(OH)X \downarrow} </math>
</div>
Γραμμή 400 ⟶ 399 :
Εντελώς παρόμοιες αντιδράσεις έχουμε και για αντιδράσεις οξιρανίου με άλλες οργανομεταλλικές ενώσεις, όπως για παράδειγμα με αλκυλολιθιακές ενώσεις (RLi):
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ RLi \xrightarrow{|Et_2O|} RCH_2CH_2OLi \xrightarrow{+H_2O} RCH_2CH_2OH + LiOH} </math>
</div>
Γραμμή 408 ⟶ 407 :
1. Όταν αντιδρά [[υδρόθειο]] με οξιράνιο, έχουμε μερική περίπτωση της παραπάνω γενικής αντίδρασης με Z = H και A = HS, οπότε παράγεται [[2-υδροθειαιθανόλη]] ή αν το οξιράνιο βρίσκεται σε σχετική περίσσεια, μπορεί να γίνει λίγο η διαφορετική εφαρμογή Z = H (δις) και A = S, οπότε παράγεται [[2-(2-υδροξυαιθυλοθει)αιθανόλη]]. Τέλος, στην περίπτωση επίδρασης υδατικού διαλύματος υδροθείου σε μεγάλη περίσσεια οξιρανίου παράγεται [[υδροξείδιο του τρι(2-υδροξυαιθυλο)σουλφωνίου]]:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ H_2S \xrightarrow{} HSCH_2CH_2OH} </math>
<br>
ή
<br>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ \frac{1}{2} H_2S \xrightarrow{} \frac{1}{2} (HOCH_2CH_2)_2S} </math>
<br>
ή
<br>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ \frac{1}{3} H_2S + \frac{1}{3} H_2O \xrightarrow{} \frac{1}{3} [(HOCH_2CH_2)_3S]OH} </math>
</div>
 
 
2. Στην περίπτωση κυκλοπροσθήκης [[θειόλες|θειόλης]] (RSH) σε οξιράνιο, έχουμε μερική περίπτωση της παραπάνω γενικής αντίδρασης Z = H και A = SR, οπότε παράγεται 2-αλκυλοθειαιθανόλη:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ RSH \xrightarrow{} RSCH_2CH_2OH} </math>
</div>
Γραμμή 431 ⟶ 429 :
=== Προσθήκη αλάτων του νιτρώδους οξέος ή νιτρικού οξέος ===
 
1. Η αντίδραση οξιράνιου με υδατικά διαλύματα αλάτων του νιτρώδους οξέος, όπως [[νιτρώδες βάριο]], [[νιτρώδες ασβέστιο]], [[νιτρώδες μαγνήσιο]] ή [[νιτρώδες νάτριο]] οδηγεί στο σχηματισμό [[2-νιτραιθανόλη|2-νιτραιθανόλης]]ς<ref>2-Nitroethanol". Organic Syntheses 5: 833. 1973.</ref>. Για παράδειγμα, με νιτρώδες ασβέστιο έχουμε:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+\frac{1}{2} Ca(NO_2)_2 + H_2O \xrightarrow{} O_2NCH_2CH_2OH + \frac{1}{2}Ca(OH)_2 \downarrow} </math>
</div>
Γραμμή 439 ⟶ 437 :
2. Αν χρησιμοποιηθεί [[νιτρικό οξύ]], το οξιράνιο δίνει νιτρικούς μονο- ή διεστέρες της 1,2-αιθανοδιόλης<ref>Orlova, EY (1981). Chemistry and technology of high explosives: Textbook for high schools (3 ed.). Khimiya. p. 278.</ref>:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ HNO_3 \xrightarrow{} O_2NOCH_2CH_2OH \xrightarrow{+HNO_3} O_2NOCH_2CH_2ONO_2 + H_2O} </math>
</div>
Γραμμή 447 ⟶ 445 :
Το οξιράνιο εμπλέκεται σε [[αντιδράσεις Φρίεντελ-Κραφτς|αντιδράσεις Friedel-Crafts]] με [[αρωματικές ενώσεις]] γενικού τύπου A<sub>r</sub>H. Για παράδειγμα με το [[βενζόλιο]] (PhH) δίνει [[2-φαινυλαιθανόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene_oxideEthylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ PhH \xrightarrow{AlCl_3} PhCH_2CH_2OH} </math>
</div>
 
== Χρήσεις ==
Η κυριότερη χρήση του αιθυλενοξειδίου είναι η παραγωγή της [[Αιθυλενογλυκόλη|αιθυλενογλυκόληςαιθυλενογλυκόλη]]ς. Χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή αιθυλενογλυκολικών αιθέρων, καθώς επίσης και στην παρασκευή αιθανολαμινών. Οι [[αιθανολαμίνες]] χρησιμοποιούνται στην παραγωγή μη ιονικών απορρυπαντικών και υφάνσιμων ινών.
 
Το αιθυλενοξείδιο αυτοπολυμερίζεται κατά την παραμονή προς πολυαιθυλενοξείδιο. Το πολυαιθυλενοξείδιο προστίθεται στους πυροσβεστήρες νερού, έτσι ώστε να αυξάνεται η απόσταση εξακοντισμού του νερού.
Γραμμή 482 ⟶ 480 :
# Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
# Διαδικτυακοί τόποι που αναφέρονται στις «Αναφορές και παρατηρήσεις».
 
 
{{Αιθέρες}}
Γραμμή 491 ⟶ 488 :
 
[[Κατηγορία:Ετεροκυκλικοί αιθέρες]]
[[Κατηγορία: C2]]
 
{{Link FA|ru}}
Ανακτήθηκε από "https://el.wikipedia.org/wiki/Οξιράνιο"