Κυκλοπροπαναμίνη

χημική ένωση

Η κυκλοπροπαναμίνη[5] (αγγλικά cyclopropanamine) είναι μια οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και άζωτο, έχει χημικό τύπο C3H7N, είναι η απλούστερη κυκλοαλκαναμίνη, δηλαδή μονοκυκλική κορεσμένη μονοαμίνη. Η καθαρή κυκλοπροπαναμίνη, στις συνηθισμένες συνθήκες, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο υγρό, παράγωγο της αμμωνίας, από την οποία προκύπτει (θεωρητικά) με αντικατάσταση ενός ατόμου υδρογόνου από κυκλοπροπύλιο. Ομοίως, όμως, μπορεί να θεωρηθεί ως παράγωγο του κυκλοπροπανίου, με αντικατάσταση ενός ατόμου υδρογόνου από αμινομάδα (-NH2). Με βάση το χημικό τύπο του (C3H7N) έχει τα ακόλουθα 11 ισομερή θέσης:

  1. 1-προπεν-1-αμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH3CH=CHNH2 (σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή).
  2. 1-προπεν-2-αμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH2=CHCH2NH2.
  3. 2-προπεναμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH3C(NH2)=CH2.
  4. N-μεθυλαιθεναμίνη ή βινυλομεθυλαμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH3NHCH=CH2.
  5. 1-προπανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH3CH2CH=NH.
  6. 2-προπανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH3C(=NH)CH3.
  7. N-μεθυλαιθανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH3N=CHCH3.
  8. Ν-αιθυλομεθανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH2=NCH2CH3.
  9. Αζετιδίνη ή 1,3-επαζωπροπάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο Azetidine structure.svg.
  10. 2-μεθυλαζιριδίνη ή 1,2-επαζωπροπάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο 2-methylaziridine.svg.
  11. N-μεθυλαζιριδίνη ή Ν-μεθυλεπαζαιθάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο N-methylaziridine.svg.
Κυκλοπροπαναμίνη
Cyclopropanamine 200.svg
Γενικά
Όνομα IUPAC Κυκλοπροπαναμίνη
Άλλες ονομασίες Κυκλοπροπυλαμίνη
Μονοκυκλοπροπυλαμίνη
Αμινοκυκλοπροπάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C3H7N
Μοριακή μάζα 57,09 amu[1]
Σύντομος
συντακτικός τύπος
C3H5NH2
Συντομογραφίες cPrNH2
MCPA
Αριθμός CAS 765-30-0
SMILES C1CC1N
InChI HTJDQJBWANPRPF-UHFFFAOYSA-N[2]
Αριθμός EINECS 212-142-2
Αριθμός RTECS GZ0685500[3]
PubChem CID 24847670
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 11
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -50°C
Σημείο βρασμού 49-50°C
Πυκνότητα 824 kg/m3
Δείκτης διάθλασης ,
nD
1,420
Τάση ατμών 32.199 Pa
Εμφάνιση Άχρωμο αέριο
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
-26 °C
Σημείο αυτανάφλεξης 275 °C[4]
Επικινδυνότητα
LD50 445 mg/kg
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

ΟνοματολογίαΕπεξεργασία

Η ονομασία «κυκλοπροπαναμίνη» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το αρχικό πρόθεμα «κυκλο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) δακτυλίου ανά μόριο της ένωσης, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων άνθρακα στην κύρια (και μοναδική εφόσον δεν δηλώνονται υποκαταστάτες) ανθρακική αλυσίδα της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-αμίνη» φανερώνει ότι περιέχει μια αμινομάδα ως κύρια χαρακτηριστική ομάδα.

ΔομήΕπεξεργασία

Η δομή της μπορεί να βρεθεί αν αντικατασταθεί ένα άτομο υδρογόνου από ένα μόριο κυκλοπροπανίου με αμινομάδα.

Δεσμοί[6]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp2-1s 108,7 pm 3% C- H+
C-C-C σ τριών ηλεκτρονίων και τριών κέντρων 2sp2-2sp2-2sp2 151 pm (C-C)
C-C-C π τριών ηλεκτρονίων και τριών κέντρων 2p-2p-2p 151 pm (C-C)
C-N σ 2sp2-2sp3 149 pm 6% C+ Ν-
Ν-H σ 2sp3-1s 101,7 pm 17% N- H+
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
N -0,40
C#2,#3 -0,06
C#1 +0,03
H (Η-C) +0,03
H (H-N) +0,17

ΠαραγωγήΕπεξεργασία

Με αμμωνία και αλοκυκλοπροπάνιοΕπεξεργασία

Με επίδραση αμμωνίας (NH3) σε αλοκυκλοπροπάνιο (μέθοδος Hofmann) παράγεται κυκλοπροπαναμίνη[7]:

     

Με κυκλοπροπυλίωση φθαλιμιδικού καλίουΕπεξεργασία

Με κυκλοπροπυλίωση φθαλιμιδικού καλίου (σύνθεση Gabriel) παράγεται κυκλοπροπαναμίνη[8]:

        N-κυκλοπροπυλοφθαλιμίδιο        

Με αναγωγή αζωτούχων ενώσεωνΕπεξεργασία

1. Με αναγωγή νιτροκυκλοπροπανίου παράγεται κυκλοπροπαναμίνη[9]:

     

2. Με αναγωγή κυκλοπροπανιμίνης παράγεται κυκλοπροπαναμίνη[10]:

κυκλοπροπανιμίνη    

Με αποικοδόμηση κυκλοπροπυλμεθαναμίδιουΕπεξεργασία

Με αποικοδόμηση κυκλοπροπυλομεθαναμίδιου, μετάθεση Hofmann) παράγεται κυκλοπροπαναμίνη[11]:

κυκλοπροπυλομεθαναμίδιο    

  • Το BrOK παράγεται επιτόπου («in citu») με την αντίδραση:

 

Με χλωραμίνη σε κυκλοπροπυλομαγνησιοαλογονίδιοΕπεξεργασία

Με επίδραση χλωραμίνης (NH2Cl) σε αλοκυκλοπροπυλομαγνήσιο παράγεται κυκλοπροπαναμίνη[12]:

    αλοκυκλοπροπυλομαγνήσιο    

Από 1,3-διαλο-2-προπαναμίνηΕπεξεργασία

Με επίδραση ψευδαργύρου σε 1,3-διαλο-2-προπαναμίνη παράγεται κυκλοπροπαναμίνη, με ενδομοριακή αντίδραση Wurtz[13]:

   

Χημικές ιδιότητες και παράγωγαΕπεξεργασία

  • Η κυκλοπροπαναμίνη συνδυάζει τις ιδιότητες αμίνης με εκείνες ένωσης με κυκλοπροπυλικό δακτύλιο (αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης).

Παραδείγματα αντιδράσεων κυκλοπροσθήκηςΕπεξεργασία

Καταλυτική υδρογόνωσηΕπεξεργασία

Με καταλυτική υδρογόνωση σε κυκλοπροπαναμίνη παράγεται προπαναμίνη[14]:

   

ΥδραλογόνωσηΕπεξεργασία

Με κυκλοπροσθήκη υδραλογόνου (ΗΧ) σε κυκλοπροπαναμίνη παράγεται αρχικά η ασταθής 1-αλοπροπαναμίνη, που αφυδραλογονώνεται παράγοντας τελικά προπανιμίνη:

   

ΥδροξυαλογόνωσηΕπεξεργασία

Με κυκλοπροσθήκη υπαλογονώδους οξέος (HOX) σε κυκλοπροπαναμίνη παράγεται αρχικά η ασταθής 3-αλο-1-αμινο-1-προπανόλη, που αφυδατώνεται παράγοντας τελικά 3-αλοπροπανιμίνη:

   

ΕνυδάτωσηΕπεξεργασία

Με κυκλοπροσθήκη ύδατος σε κυκλοπροπαναμίνη παράγεται ΄ 1-αμινο-1-προπανόλη, που αφυδατώνεται παράγοντας τελικά προπανιμίνη:

   

ΔιυδροξυλίωσηΕπεξεργασία

Με επίδραση υπεροξείδιο του υδρογόνου σε κυκλοπροπαναμίνη, παρουσία καρβονικών οξέων παράγεται κυκλοπροπαναμίνη 1-αμινο-1,3-προπανoδιόλη, που αφυδατώνεται παράγοντας τελικά 3-ιμινο-1-προπανόλη:

   

Αντιδράσεις ως αμίνηΕπεξεργασία

Συμπεριφορά βάσηςΕπεξεργασία

Παράγει άλατα με οξέα. Π.χ.:

    χλωριούχο κυκλοπροπυλαμμώνιο

ΑλκυλίωσηΕπεξεργασία

Παράγει δευτεροταγείς κυκλοπροπυλαμίνες με αλκυλαλογονίδια (RX). Π.χ.:

    αλκυλοκυκλοπροπυλαμίνη

ΑκυλίωσηΕπεξεργασία

Παράγει δευτεροταγή αμίδια με ακυλαλογονίδια (RCOX). Π.χ.:

    αλκανοκυκλοπροπυλαμίδιο

ΙμίνεςΕπεξεργασία

Με καρβονυλικές ενώσεις δείνει ιμίνες. Π.χ. με αλδεΰδες (RCHO) δίνει:

    Ν-κυκλοπροπυλο-1-αλκανιμίνη

OξείδωσηΕπεξεργασία

Οξειδώνεται προς νιτροκυκλοπροπάνιο:

     
ή
         

Παρεμβολή καρβενίωνΕπεξεργασία

  • Τα καρβένια μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H και N-H. Π.χ. με μεθυλένιο έχουμε[15]:

    2-μεθυλοκυκλοπροπαναμίνη   N-μεθυλοκυκλοπροπαναμίνη   1-μεθυλοκυκλοπροπαναμίνη

  • Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
1. Παρεμβολή στους τέσσερεις (4) ισότιμους δεσμούς C#2,#3H2-H. Παράγεται 2-μεθυλοκυκλοπροπαναμίνη.
2. Παρεμβολή στους δύο (2) ισότιμους δεσμούς NH-H. Παράγεται N-μεθυλοκυκλοπροπαναμίνη.
3. Παρεμβολή στον δεσμό C#1-H. Παράγεται 1-μεθυλοκυκλοπροπαναμίνη.

Προκύπτει, επομένως, μίγμα 2-μεθυλοκυκλοπροπαναμίνης ~57%, N-μεθυλοκυκλοπροπαναμίνης ~29% και 1-μεθυλοκυκλοπροπαναμίνης ~14%.

Σημειώσεις και αναφορέςΕπεξεργασία

  1. Διαδικτυακός τόπος sigmaaldrich.com
  2. Διαδικτυακός τόπος PubChem
  3. Διαδικτυακός τόπος «Chemical Book»
  4. Διαδικτυακός τόπος Chemicalland21.com
  5. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  6. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.243, §10.2Α.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.243, §10.2Β.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.243, §10.2B2α και σελ. 247, §10.6.4α.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.243, §10.2B2δ.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.243, §10.2B3.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.243, §10.2Γ3.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.154, §6.5.Β1
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 160, §6.11.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.

ΠηγέςΕπεξεργασία

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, Οργανική Χημεία, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982