Βικιπαίδεια

Οξιράνιο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Περιήγηση ιστορικού διαδραστικά
← Προηγούμενη διαφοράΕπόμενη διαφορά →
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
ΟπτικήΚώδικας wiki
Vchorozopoulos (συζήτηση | συνεισφορές)
35.734 επεξεργασίες
μ αφαιρέθηκε η Κατηγορία:Ενώσεις με τρικυκλικό δακτύλιο; προστέθηκε η Κατηγορία:Ενώσεις με τριμελή δακτύλιο (με το [[Βικιπαίδεια:HotCat|HotC...
Vchorozopoulos (συζήτηση | συνεισφορές)
35.734 επεξεργασίες
μ Βελτιώσεις έκφρασης και συνδέσμων
Γραμμή 99:
}}
 
Το '''οξιράνιο'''<ref>Δείτε τις εναλλακτικές ονομασίες στον παρακείμενο πίνακα πληροφοριών χημικής ένωσης.</ref> ([[αγγλική γλώσσα|αγγλικά]] ''oxirane'') είναι [[οργανική ένωση|οργανική]] [[ετεροκυκλικές ενώσεις|ετεροκυκλική]] [[χημική ένωση]], που περιέχει [[άνθρακας|άνθρακα]], [[υδρογόνο]] και [[οξυγόνο]], με [[χημικός τύπος|χημικό τύπο]] '''C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>O''', αν και συνήθως παριστάνεται με το γραμμικό του τύπο ([[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]). Είναι ο απλούστερος ετεροκυκλικός [[αιθέρες|αιθέρας]]. Το καθαρό οξιράνιο, στις [[κανονικές συνθήκες|συνηθισμένες συνθήκες]], δηλαδή σε [[θερμοκρασία]] [[25 (αριθμός)|25]]°C και υπό [[πίεση]] 1 [[Ατμόσφαιρα (μονάδα)|atm]], είναι [[χρώμα|άχρωμο]], [[ευφλεκτότητα|εύφλεκτο]] [[αέριο]], με μια (απατηλάαπατηλή) γλυκιά [[όσφρηση|οσμή]], παρόμοια με αυτή του [[διαιθυλαιθέρας|αιθέρα]], (και αυτό) όταν έχει [[συγκέντρωση]] που βρίσκεται (ήδη) σε [[τοξικολογία|τοξικά επίπεδα]]. Είναι ένα από τα πιο σημαντικά ενδιάμεσα προϊόντα της [[χημική βιομηχανία|χημικής βιομηχανίας]].
 
Δομικά, το [[μόριο|μόριό]] του αποτελείται από έναν τριμελή (και επομένως [[τρίγωνο|τριγωνικό]]) δακτύλιο, που περιέχει δύο (2) [[άτομο|άτομα]] άνθρακα και ένα (1) άτομο οξυγόνου. Κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται με το άλλο άτομο άνθρακα, το άτομο οξυγόνου, και επιπλέον με δύο (2) άτομα υδρογόνου. Λόγω του τριμελούς δακτυλίου, έχει υψηλή «ενέργεια τάσης δεσμών», όπως και ανάλογα μόρια, όπως για παράδειγμα του [[κυκλοπροπάνιο|κυκλοπροπανίου]] και της [[αζιριδίνη|αζιριδίνης]]. Η υψηλή ενέργεια συνεπάγεται σχετικά εύκολες [[αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης]], με θραύση του ενός δεσμού C-O. Με βάση 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 ζωτικήςκομβικής σημασίας ενδιάμεση ύλη για τη χημική βιομηχανία, με πολλά χρήσιμα παράγωγα, που περιλαμβάνουν το [[πολυσορβικό 20]] και την [[πολυαιθυλενική γλυκόλη]], το ίδιο το οξιράνιο είναι πολύ βλαβερή ουσία, γιατί στις συνηθισμένες συνθήκες είναι αέριο εύφλεκτο, [[καρκίνος|καρκινογόνο]], τερατογόνο, ερεθιστικό και αναισθητικό, με ένα παραπλανητικό ευχάριστο άρωμα.
 
Η χημική δραστικότητα του οξιρανίου, που είναι υπεύθυνη για πολλές από τις βλαβερές ιδιότηττές του, είναι επίσης υπεύθυνη για το ότι είναι μια ουσία που έχει νευραλγική σημασία για τη χημική βιομηχανία, και που υποστηρίζει (σε σημαντικό βαθμό) το επίπεδο ζωής των προηγμένων κοινωνιών του πλανήτη μας. Παρόλο που είναι πολύ επικίνδυνο για οικιακή χρήση, και γι' αυτό σχετικά άγνωστο στους απλούς καταναλωτές, το οξιράνιο χρησιμοποιείται για τη βιομηχανική παραγωγή πολλών καταναλωτικών και μη χημικών προϊόντων και ενδιαμέσων. Είναι από χρήσιμο ως απαραίτητο για την παραγωγή [[απορρυπαντικό|απορρυπαντικών]], πηκτικών, διαλυτών, [[πλαστικό|πλαστικών]] και διαφόρων οργανικών χημικών, όπως η [[1,2-αιθανοδιόλη]], οι αιθανολαμίνες, διάφορες απλές και σύνθετες γλυκόλες, οι πολυγλυκολικοί αιθέρες και άλλες ενώσεις. Ως [[δηλητήριο|δηλητηριώδες]] αέριο που δεν αφήνει ίχνη στα αντικείμενα με τα οποία έρχεται σε επαφή, το καθαρό οξιράνιο είναι [[αποστείρωση|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>.
 
Το οξιράνιο παράγεται βιομηχανικά με απευθείας [[οξειδοαναγωγή|οξυγόνωση]] [[αιθένιο|αιθενίου]], παρουσία [[άργυρος|αργύρου]], ως [[κατάλυση|καταλύτη]]. Είναι εξαιρετικά εύφλεκτο αλλά και [[έκρηξη|εκρηκτικό]], οπότε χρησιμοποιείται και ως κύριο συστατικό σε [[θερμοβαρικά οπλικά συστήματα]]<ref name=e1>Eric Croddy, James J. Wirtz (2005). Weapons of mass destruction: an encyclopedia of worldwide policy, technology, and history, Volume 2. ABC-CLIO. p. 136. ISBN 1-85109-490-3.</ref><ref name=e2>Rudolf Meyer, Josef Köhler, Axel Homburg (2007). Explosives. Wiley-VCH. p. 142. ISBN 3-527-31656-6.</ref>. Για τον ίδιο λόγο χρησιμοποιείται και μεταφέρεται ως καταψυγμένο [[υγρό]]<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}}.</ref>.
Γραμμή 118:
</div>
 
Ο Βουρτζ μέτρησε και τη [[βρασμός|θερμοκρασία βρασμού]] του οξιρανίου (13,5&nbsp;°C, λίγο υψηλότερουψηλότερη 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]]ς. Αυτή η παρανόηση συνεχίστηκε μέχρι το [[1896]], όταν ο [[Γκεόργκ Μπρέντιγκ]] (''Bredig'') βρήκε ότι το οξιράνιο δεν είναι [[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> (και επομένως δεν μπορεί να είναι βάση, κλασσικού τύπου τουλάχιστον). Ακόμη, ήταν αντικείμενο διαφωνίας για ένα μακρύ (σχετικά) χρονικό διάστημα, για το αν διέφερε από τους άλλους (κορεσμένους) 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 διατήρησησυντήρηση [[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 (ως πρόδρομη ύλη) για το [[χημικό όπλο]] που έγινε γνωστό ως «[[αέριο μουστάρδας]]».
 
== Μοριακή δομή και ιδιότητες ==
Γραμμή 154:
=== Από αιθένιο ===
 
1. Το αιθυλενοξείδιοοξιράνιο 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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
</div>
Η απόδοση της αντίδρασης μπορεί να φθάσει και το 80%. Η παγκόσμια ετήσια παραγωγή είναι 11 εκατομμύρια τόνοιτόννοι.
 
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>:
Γραμμή 195:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{BrCH_2OCH_2Br + 2Na \xrightarrow{} 2NaBr +} </math> [[Αρχείο:Ethylene 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>:<div style="text-align: center;">▼
</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>:
<div style='text-align: center;'>
<math>
\mathrm{2BrCH_2OCH_2Br + 2Na \xrightarrow{} 2NaBr + BrCH_2OCH_2CH_2OCH_2Br} </math>
</div>
 
*Στις Σήμεραμέρες μας 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;'>
<div style='text-align: center;'>
<math> \mathrm{BrCH_2OCH_2Br + Zn \xrightarrow{} ZnBr_2 +} </math> [[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|30 px]]
</div>
Γραμμή 208 ⟶ 207 :
== Φυσικές και φασματοσκοπικές ιδιότητες ==
 
Το εποξυαιθάνιο είναι [[αέριο]] (σημείοεννοείται ζέσηςστις συνηθισμένες συνθήκες, γιατί έχει θερμοκρασία βρασμού 10&nbsp;°C) κικαι 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 name="traven">
{{cite book|author = Traven VF
|title = Organic chemistry: textbook for schools| editor = VFTraven
Γραμμή 226 ⟶ 225 :
[[Αρχείο:Ethylene-oxide.png|250px]]
</div>
H [[ενέργεια τάσης δεσμών]] υπολογίστηκε σε 105 kJ/mol (η αντίστοιχη τιμή για το [[κυκλοπροπάνιο]] είναι [[117 (αριθμός)|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</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</sup><ref name="ReferenceA"/>.
 
== Χημική συμπεριφορά και παράγωγα ==
 
Το εποξυαιθάνιο και τα υπόλοιπα οξιράνια (αλκυλιωμένα παράγωγα του εποξυαιθάνιου) χαρακτηρίζονται από αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης, δηλαδή προσθήκης μεστα δυο άκρα μετά από 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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ ZA \xrightarrow{} ACH_2CH_2OZ} </math> <br />[[Αρχείο:Ethylene oxide reactions.png|Αντιδράσεις του εποξυαιθανίου]]
<math> \mathrm{+ ZA \xrightarrow{} ACH_2CH_2OZ} </math> <br />
[[Αρχείο:Ethylene oxide reactions.png|Αντιδράσεις του εποξυαιθανίου]]
</div>
 
Γραμμή 241 ⟶ 238 :
=== Προσθήκη ύδατος ===
 
Με επίδραση [[νερό|ύδατος]] έχουμε την εφαρμογή της παραπάνω αναφερόμενης γενικής αντίδρασης για A = OH και Z = H. Παράγεται [[1,2-αιθανοδιόλη]]. Τα υδατικά διαλύματα εποξυαιθανίουοξιρανίου είναι μάλλον σταθερά και μπορούν να διατηρηθούν για μακρά χρονικά διαστήματα χωρίς εμφανή αντίδραση, αλλά αν προσθέσουμε σ' αυτά έστω και μια μικρή ποσότητα [[οξέα|οξέος]], π.χ. [[θειικό οξύ|θεικού οξέος]], αρχίζει αμέσως να παράγεται η 1,2-αιθανοδιόλη, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου ([[20&nbsp; (αριθμός)|20]]°C). Η αντίδραση μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί στην αέρια κατάσταση, δηλαδή με επίδραση υδρατμών, παρουσία ενός φωσφορικού άλατος ως ένας [[κατάλυση|καταλύτηςκαταλύτη]].<ref name="oe3">{{cite book
|chapter= Chapter III. Review of the individual reactions of ethylene oxide
|title = Ethylene oxide
Γραμμή 248 ⟶ 245 :
|publisher = Khimiya
|year = 1967
|pages = 90–120}}</ref>. Η αντίδραση συνήθως πραγματοποίείται γύρω στους [[60 (αριθμός)|60]]&nbsp;°C, με μεγάλη περίσσεια ύδατος, ώστε να παρεμποδιστεί η αντίδραση της παραγώμενης 1,2-αιθαδιόλης με το εποξυαιθάνιο που δεν πρόλαβε να αντιδράσει, η οποία αντίδραση θα έδινε [[2-(2΄-υδροξυαιθοξυ)αιθανόλη]] ή και [[1,2-δι(2΄-υδροξυαιθοξυ)αιθάνιο]] <ref>{{cite web
|url = http://www.chemguide.co.uk/organicprops/alkenes/epoxyethane.html
|title = Epoxyethane (Ethylene Oxide)
Γραμμή 258 ⟶ 255 :
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ H_2O \xrightarrow{} HOCH_2CH_2OH} </math> <br />[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ HOCH_2CH_2OH \xrightarrow{} HOCH_2CH_2OCH_2CH_2OH} </math><br />[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ \frac{1}{2} HOCH_2CH_2OH \xrightarrow{} \frac{1}{2} HOCH_2CH_2OCH_2CH_2OCH_2CH_2OH} </math>
<math> \mathrm{+ H_2O \xrightarrow{} HOCH_2CH_2OH} </math> <br />
[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ HOCH_2CH_2OH \xrightarrow{} HOCH_2CH_2OCH_2CH_2OH} </math><br />
[[Αρχείο:Ethylene 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 ⟶ 262 :
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ LiH \xrightarrow{} CH_3CH_2OLi \xrightarrow{+H_2O} CH_3CH_2OH + LiOH} </math>
<math> \mathrm{+ LiH \xrightarrow{} CH_3CH_2OLi \xrightarrow{+H_2O} CH_3CH_2OH + LiOH} </math>
</div>
 
Γραμμή 277 ⟶ 269 :
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ HX \xrightarrow{} XCH_2CH_2OH} </math>
<math> \mathrm{+ HX \xrightarrow{} XCH_2CH_2OH} </math>
</div>
* Η [[2-φθοραιθανόλη]] παράγεται με ανάλογη αντίδραση, αλλά με λίγο διαφορετικές συνθήκες: Η επίδραση των άλλων υδραλογόνων γίνεται με υδατικά τους διαλύματα, ενώ αυτή του [[υδροφθόριο|υδροφθορίου]] γίνεται από βραστό υδροφθόριο σε [[διαιθυλαιθέρας|διαιθυλαιθέρα]] που περιέχει 1,5%-2% νερό. Αν χρησιμοποιηθεί τελείως άνυδρος αιθέρας, το εποξυαιθάνιοοξιράνιο [[πολυμερισμός|πολυμερίζεται]]<ref>{{cite book
|author = William A. Sheppard, Clay M. Sharts
|title = Organic Fluorine Chemistry
Γραμμή 287 ⟶ 278 :
|page= 98
|isbn = 0805387900}}</ref>.
* Οι 2-αλαιθανόλες μπορούν να παραχθούν επίσης με επίδραση υδατικών διαλυμάτων αλογονούχων μετάλλων σε εποξυαιθάνιοοξιράνιο. 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 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>
<math> \mathrm{+\frac{1}{2} CuCl_2 + H_2O \xrightarrow{} ClCH_2CH_2OH + \frac{1}{2} Cu(OH)_2 \downarrow} </math>
</div>
 
Γραμμή 297 ⟶ 287 :
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ HCN \xrightarrow{} HOCH_2CH_2CN} </math>
<math> \mathrm{+ HCN \xrightarrow{} HOCH_2CH_2CN} </math>
</div>
* Το ίδιο προϊόν παράγεται και με επίδραση υδατικών διαλυμάτων κυανιούχων αλάτων. Π.χ. με επίδραση [[κυανιούχο ασβέστιο|κυανιούχου ασβεστίου]] έχουμε την ακόλουθη αντίδραση<ref>{{cite journal
Γραμμή 305 ⟶ 294 :
|journal = Organic Syntheses|volume= 1|page=256|year=1941}}</ref>:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene 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>
<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 313 ⟶ 301 :
1. Με επίδραση [[αμμωνία]]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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ NH_3 \xrightarrow{} H_2NCH_2CH_2OH} </math>
<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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ \frac{1}{2} NH_3 \xrightarrow{} (HOCH_2CH_2)_2NH} </math> <br />[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ \frac{1}{3} NH_3 \xrightarrow{} (HOCH_2CH_2)_3N} </math>
<math> \mathrm{+ \frac{1}{2} NH_3 \xrightarrow{} (HOCH_2CH_2)_2NH} </math> <br />
[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ \frac{1}{3} NH_3 \xrightarrow{} (HOCH_2CH_2)_3N} </math>
</div>
 
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ RNH_2 \xrightarrow{} RNHCH_2CH_2OH} </math>
<math> \mathrm{+ RNH_2 \xrightarrow{} RNHCH_2CH_2OH} </math>
</div>
 
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ R_2NH \xrightarrow{} R_2NCH_2CH_2OH} </math>
<math> \mathrm{+ R_2NH \xrightarrow{} R_2NCH_2CH_2OH} </math>
</div>
 
Γραμμή 345 ⟶ 327 :
|pages = 15–17}}</ref>:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene 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>
<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 ⟶ 339 :
|isbn = 5819400674}}</ref>:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ R_3N + H_2O \xrightarrow{} [R_3NCH_2CH_2OH]^+OH^-} </math>
<math> \mathrm{+ R_3N + H_2O \xrightarrow{} [R_3NCH_2CH_2OH]^+OH^-} </math>
</div>
 
Γραμμή 366 ⟶ 346 :
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ RCOOH \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2OH} </math> <br>[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ (RCO)_2O \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2OOCR} </math>
<math> \mathrm{+ RCOOH \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2OH} </math>
<br>
[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ (RCO)_2O \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2OOCR} </math>
</div>
 
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ RCONH_2 \xrightarrow{} RCONHCH_2CH_2OH} </math>
<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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ RCOO^- \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2O^-} </math><br><math> \mathrm{RCOOCH_2CH_2O^- + RCOOH \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2OH + RCOO^-} </math>
<br>
[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ RCOO^- \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2O^-} </math>
<br>
<math> \mathrm{RCOOCH_2CH_2O^- + RCOOH \xrightarrow{} RCOOCH_2CH_2OH + RCOO^-} </math>
</div>
 
Γραμμή 393 ⟶ 363 :
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ RMgX \xrightarrow{|Et_2O|} RCH_2CH_2OMgX \xrightarrow{+H_2O} RCH_2CH_2OH + Mg(OH)X \downarrow} </math>
<math> \mathrm{+ RMgX \xrightarrow{|Et_2O|} RCH_2CH_2OMgX \xrightarrow{+H_2O} RCH_2CH_2OH + Mg(OH)X \downarrow} </math>
</div>
 
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ RLi \xrightarrow{|Et_2O|} RCH_2CH_2OLi \xrightarrow{+H_2O} RCH_2CH_2OH + LiOH} </math>
<math> \mathrm{+ RLi \xrightarrow{|Et_2O|} RCH_2CH_2OLi \xrightarrow{+H_2O} RCH_2CH_2OH + LiOH} </math>
</div>
 
Γραμμή 407 ⟶ 375 :
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ H_2S \xrightarrow{} HSCH_2CH_2OH} </math> <br>ή<br>[[Αρχείο:Ethylene 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 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>
[[Αρχείο:Ethylene oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]
<math> \mathrm{+ H_2S \xrightarrow{} HSCH_2CH_2OH} </math>
<br>
ή
<br>
[[Αρχείο:Ethylene 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 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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ RSH \xrightarrow{} RSCH_2CH_2OH} </math>
<math> \mathrm{+ RSH \xrightarrow{} RSCH_2CH_2OH} </math>
</div>
 
Γραμμή 431 ⟶ 387 :
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]]ς<ref>2-Nitroethanol". Organic Syntheses 5: 833. 1973.</ref>. Για παράδειγμα, με νιτρώδες ασβέστιο έχουμε:
<div style='text-align: center;'>
[[Αρχείο:Ethylene 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>
<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>
 
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ HNO_3 \xrightarrow{} O_2NOCH_2CH_2OH \xrightarrow{+HNO_3} O_2NOCH_2CH_2ONO_2 + H_2O} </math>
<math> \mathrm{+ HNO_3 \xrightarrow{} O_2NOCH_2CH_2OH \xrightarrow{+HNO_3} O_2NOCH_2CH_2ONO_2 + H_2O} </math>
</div>
 
Γραμμή 445 ⟶ 399 :
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 oxide.svg|40px|Οξιράνιο]]<math> \mathrm{+ PhH \xrightarrow{AlCl_3} PhCH_2CH_2OH} </math>
<math> \mathrm{+ PhH \xrightarrow{AlCl_3} PhCH_2CH_2OH} </math>
</div>
 
== ΧρήσειςΕφαρμογές ==
Η κυριότερη χρήσηεφαρμογή του αιθυλενοξειδίουοξιρανίου είναι η παραγωγή της [[αιθυλενογλυκόλη]]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 457 ⟶ 410 :
 
== [[Κίνδυνος|Κίνδυνοι]] για την υγεία ==
Παρά τη μεγάλη του χρησιμότητα, το αιθυλενοξείδιοοξιράνιο είναι τοξικό και εύφλεκτο και έχει συνδεθεί με κάποια σοβαρά ατυχήματα.
 
Πέραν του ερεθισμού του [[Αναπνευστικό σύστημα|αναπνευστικού συστήματος]] και των [[μάτι|οφθαλμών]], η έκθεση στο αιθυλενοξείδιοοξιράνιο μπορεί να προκαλέσει [[δύσπνοια]], θολότητα στην [[όραση]], ναυτία, ζάλη και πονοκεφάλους. Προκαλεί επίσης καρκίνο στα ζώα και τους ανθρώπους. Για την προστασία των εργαζομένων, στις ΗΠΑ ορίζεταιορίστηκε ως (μέγιστο) αποδεκτό όριο έκθεσης το 1 [[ppm]] αιθυλενοξειδίουοξιρανίου στον αέρα, ως μέσο όρο μετρήσεων κατά τη διάρκεια του οκταώρου.
 
Μεγάλη προσοχή συνιστάται και λόγω της ευφλεκτότητας του αιθυλενοξειδίου.οξιρανίου Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει η θερμοκρασία του να ξεπεράσει τους 560&nbsp;°C, καθώςγιατί θα αυταναφλεγεί, ακόμη και απουσία οξυγόνου.
 
== Παραπομπές ==
Ανακτήθηκε από "https://el.wikipedia.org/wiki/Οξιράνιο"