Παραξυλόλιο

Το παραξυλόλιο ή π-ξυλόλιο ή παραξυλένιο ή 1,4-διμεθυλοβενζόλιο ή 1,4-διμεθυλοβενζένιο είναι ένα αρένιο, δηλαδή ένας αρωματικός υδρογονάνθρακας που το μόριό του περιέχει ένα δακτύλιο βενζολίου, και δύο μεθύλια σε απέναντι θέσεις του δακτυλίου. Έχει (μεταξύ άλλων) τα ακόλουθα ισομερή θέσης:

1. 1,3,6-κυκλοκτατριένιο
2. Αιθυλοβενζόλιο
3. ορθοξυλόλιο
4. μεταξυλόλιο

Παραξυλόλιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Παραξυλένιο 1,4-διμεθυλοβενζένιο
Άλλες ονομασίες	Παραξυλόλιο 1,4-διμεθυλοκυκλοεξατριένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C8H10
Μοριακή μάζα	106,17 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	π-C6H4(CH3)2
Αριθμός CAS	106-42-3
SMILES	Cc1ccc(C)cc1 CC1=CC=C(C)C=C1
Αριθμός RTECS	ZE2625000
Αριθμός UN	6WAC1O477V
Δομή
Διπολική ροπή	0,07
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	>4
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	13,2°C
Σημείο βρασμού	138,35°C
Πυκνότητα	861 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	Πρακτικά αδιάλυτο
Ιξώδες	0,6475 cP (20°C)
Δείκτης διάθλασης , nD	1,49582
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	25°C
Επικινδυνότητα
Εύφλεκτο (F), Βλαβερό (Xn)
Φράσεις κινδύνου	R10 R20 R21 R36 R38
Φράσεις ασφαλείας	S25
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	3 2 0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Χρησιμοποιείται σε μεγάλη κλίμακα για την παραγωγή του τερεφθαλικού οξέος, που με τη σειρά του παράγει πολυεστέρες. Το πολυμερές είναι γνωστό ως παρυλένιο. Το παραξυλένιο παράγεται με καταλυτική αναμόρφωση της νάφθας (ενός παράγώγου του πετρελαίου και διαχωρίζεται από άλλα συμπαράγωγα απόσταξη, απορρόφηση ή κρυστάλλωση κσι διεργασές αντιδράσεων ισομερείωσης από μεταξυλόλιο, ορθοξυλόλιο και αιθυλοβενζόλιο. Το σημείο τήξης του είναι το υψηλότερο ανάμεσα στα ισομερή του, αλλά η απλή κρυστάλλωση δεν επιτρέπει εύκολο καθαρισμό του, εξαιτίας του σχηματισμού σειράς ευτηκτικών μιγμάτων. Επίσης είναι πολύ εύφλεκτο.

Παραγωγή

Με μεθυλίωση τολουολίου

Με αιθυλίωση τολουολίου κατά Friedel-Crafts, παράγεται ορθοξυλόλιο και παραξυλόλιο:

$\mathrm {PhCH_{3}+CH_{3}X{\xrightarrow {AlCl_{3}}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+HX}$

• Στη θέση του τριχλωριούχου αργιλίου (AlCl₃), χρησιμοποιούνται (κατά περίπτωση) επίσης οι ακόλουθοι καταλύτες: τριχλωριούχο αντιμόνιο (SbCl₃), τετραχλωριούχος κασσίτερος (SnCl₄), τριφθοριούχο βόριο (BF₃), διχλωριούχος ψευδάργυρος (ZnCl₂), διχλωριούχος υδράργυρος (HgCl₂) και διβρωμιούχος σίδηρος (FeBr₂). Ιδιαίτερα ο τελευταίος, είναι ο καλύτερος, αν X = Br και ο BF₃, αν X = F.

Μέθοδος Fitting

Από παραδιαλοβενζόλιο (π-C₆H₄X₂), με τη μεθοδο Fitting, παράγεται παραξυλόλιο:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}X_{2}{\xrightarrow {+2CH_{3}Na}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+2NaX}$

Μέθοδος Grignard

Από παραδιαλοβενζόλιο (π-C₆H₄X₂) με τη μέθοδο Grignard, παράγεται παραξυλόλιο:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}X_{2}+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}\pi -C_{6}H_{4}MgX{\xrightarrow {+2CH_{3}X}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+2MgX_{2}}$

Με αποκαρβοξυλίωση κατάλληλων καρβοξυλικών οξέων

1. Aπό (παραμεθυλοφαινυλ)αιθανικό οξύ, με αποκαρβοξυλίωση παράγεται παραξυλόλιο:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})CH_{2}COOH+NaOH{\xrightarrow {}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})CH_{2}COONa+H_{2}O}$
$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})CH_{2}COONa+H_{2}O{\xrightarrow {\triangle }}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+NaHCO_{3}}$

2. Aπό 2,5-διμεθυλοβενζοϊκό οξύ παράγεται παραξυλόλιο:

$\mathrm {2,5-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2}COOH+{\xrightarrow {}}2,5-C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}COONa+H_{2}O}$
$\mathrm {2,5-C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}COONa+H_{2}O{\xrightarrow {\triangle }}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+NaHCO_{3}}$

Με αποξυγόνωση 2,5-διμεθυλοφαινόλης

Από 2,5-διμεθυλοφαινόλη, με αποξυγόνωση, παράγεται παραξυλόλιο::

$\mathrm {2,5-C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}OH+Zn{\xrightarrow {}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+ZnO}$

Aπό βενζαλδεΰδη

Από παραμεθυλοβενζαλδεΰδη, με τη μέθοδο Wolff-Kishner, παράγεται παραξυλόλιο::

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}CHO+NH_{2}NH_{2}{\xrightarrow {-H_{2}O}}\pi -C_{6}H_{4}CH=NHNH_{2}{\xrightarrow {KOH}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+N_{2}\uparrow }$

Παράγωγα

Νίτρωση

Με νίτρωση παράγει 2,5-διμεθυλο-1-νιτροβενζόλιο:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+HNO_{3}{\xrightarrow {\pi .H_{2}SO_{4}}}2,5,1-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2}NO_{2}+H_{2}O}$

Σουλφούρωση

Με σουλφούρωση παράγει 2,5-διμεθυλοβενζοσουλφονικό οξύ:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}2,5-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2}SO_{3}H+H_{2}O}$

Αλογόνωση

Με αλογόνωση παράγει 1-αλο-2,5-διμεθυλοβενζόλιο:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+X_{2}{\xrightarrow {FeX_{3}}}1,2,5-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2}X+HX}$

• όπου Χ Cl ή Br. Τα άλλα αντίστοιχα αλονονίδια προκύπτουν σε δεύτερη φάση με υποκατάσταση αυτών με χρήση KI ή Hg₂F₂, αντίστοιχα.
• Αν χρησιμοποιηθεί φωτοχημική αλογόνωση παράγεται κυρίως π-C₆H₄(CH₃)CH₂X.

Αλκυλίωση

Με αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει 1-αλκυλο-2,5-μεθυλοβενζόλιο:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+RX{\xrightarrow {AlX_{3}}}1,2,5-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2}R+HX}$

Ακυλίωση

Με ακυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει 1-ακυλο-2,5-μεθυλοβενζόλιο:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+RCOX{\xrightarrow {AlX_{3}}}1,2,5-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2}COR+HX}$

Υδροξυλίωση

Υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει 2,5-διμεθυλοφαινόλη:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+XOH{\xrightarrow {AlX_{3}}}2,5-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2})OH+HX}$

Αμίνωση

Αμίνωση κατά Friedel-Crafts παράγει 2,5-διμεθυλανιλίνη:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+NH_{2}X{\xrightarrow {AlX_{3}}}2,5-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2}NH_{2}+HX}$

Καρβοξυλίωση

Καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει 2,5-διμεθυλοβενζοϊκό οξύ:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+XCOOH{\xrightarrow {AlX_{3}}}2,5-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2}COOH+HX}$

Αναγωγή

Με αναγωγή παράγει 1,4-διμεθυλοκυκλοεξάνιο:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+3H_{2}{\xrightarrow {Pt}}1,4-C_{6}H_{10}(CH_{3})_{2}}$

Οζονόλυση

Με οζονόλυση παράγει αιθανοδιάλη και οξοπροπανάλη:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+2O_{3}{\xrightarrow {Zn}}+2CH_{3}COCHO+HCOCHO}$

Οξείδωση

Με οξείδωση με KMnO₄ παράγεται τερεφθαλικό οξύ:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}\pi -C_{6}H_{4}(COOH)_{2}+2MnO_{2}+2K_{2}SO_{4}+4H_{2}O}$

Αλομεθυλίωση

Με αλομεθυλίωση κατά Blanc παράγει 1-αλομεθυλο-2,5-διμεθυλοβενζόλιο::

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+HCHO+HX{\xrightarrow {ZnX_{2}}}1,2,5-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{2}CH_{2}X+H_{2}O}$

Επίδραση καρβενίων

Με μεθυλένιο παράγει 1,2,4-τριμεθυλοβενζόλιο, 1,4-διμεθυλοκυκλοεπτατριένιο-1,3,5, 2,5-διμεθυλοκυκλοεπτατριένιο-1,3,5 και παρααιθυλομεθυλοβενζόλιο:

$\mathrm {\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}+CH_{3}X+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {2}{9}}\;1,2,4-C_{6}H_{3}(CH_{3})_{3}+{\frac {1}{3}}C_{7}H_{5}(CH_{3})_{2}+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{3})CH_{2}CH_{3}+KX+H_{2}O}$

Επίδραση στην υγεία

Έχει χαρακτηριστεί ως ένα βλαβερό χημικό και πολύ καρκινογόνο. Είναι βλαβερό για την ανθρώπινη υγεία. Μπορεί να αναπνευσθούν ατμοί του, να καταπωθεί ή και να απορροφηθεί από το δέρμα. Έχει μια διεγερτική επίδραση στην αναπνευστική οδό και στα μάτια, ενώ υψηλές συγκεντρώσεις έχουν ναρκωτική επίδραση στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

Πηγές

• 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