Άνοιγμα κυρίου μενού

1-πεντένιο

χημική ένωση
(Ανακατεύθυνση από Πεντένιο-1)

Το 1-πεντένιο[2] (αγγλικά: 1-pentene) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C5H10 και ημισυντακτικό τύπο CH3CH2CH2CH=CH2. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκενίων.

1-πεντένιο
1-pentene.svg
Pent-1-ène.jpg
Γενικά
Όνομα IUPAC 1-πεντένιο
Άλλες ονομασίες α-Πεντυλένιο
α-Αμυλένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C5H10
Μοριακή μάζα 70,1329 ± 0,0047 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3(CH2)2CH=CH2
Συντομογραφίες PrVi
Αριθμός CAS 109-67-1
SMILES C=CCCC
InChI c1-3-5-4-2/h3H,1,4-5H2,2H3
Αριθμός EINECS 203-694-5
PubChem CID 8004
ChemSpider ID 7713
Δομή
Μοριακή γεωμετρία Επίπεδη εκτός προπύλιου.
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 9 (χωρίς τα καρβένια)
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -165,12°C
Σημείο βρασμού 30°C
Κρίσιμη θερμοκρασία 191,59°C
Κρίσιμη πίεση 3.592 kPa
Πυκνότητα 640,2 kg/m³ (20°C)
641 kg/m³
Διαλυτότητα
στο νερό
πρακτικώς αδιάλυτο
Διαλυτότητα
σε άλλους διαλύτες
διαλυτό σε
αιθανόλη
διαιθυλαιθέρα
Εμφάνιση Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Θερμότητα πλήρους
καύσης
3.285 kJ/mole
Βαθμός οκτανίου 87,9[1]
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg
Εξαιρετικά εύφλεκτο (F+)
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704

NFPA 704.svg

4
1
1
 
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το χημικά καθαρό 1-πεντένιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι εξαιρετικά εύφλεκτο υγρό. Το 1-πεντένιο είναι α-αλκένιο. Συνήθως, παράγεται ως παραπροϊόν καταλυτικής ή θερμικής πυρόλυσης αργού πετρελαίου, συχνότερα κατά τη διάρκεια της παραγωγής αιθενίου και προπενίου, αλλά επίσης και μέσω θερμικής πυρόλυσης διαφόρων κλασμάτων υδρογονανθράκων, προερχόμενα από διεργασίες ανακύκλωσης πολυμερών. Σπάνια απομονώνεται ως μια ξεχωριστή ένωση. Συνήθως αναμιγνύεται με τη βενζίνη ή και με άλλους υδρογονάνθρακες και αλκυλιώνεται μαζί με μεθυλοπροπάνιο, και πάλι για την παραγωγή βενζίνης. Μόνο η εταιρία Sasol Ltd παράγει σε εμπορικές ποσότητες ξεχωριστό 1-πεντένιο, από το αργό πετρέλαιο μέσω της διεργασία Φίσχερ Τροψχ (Fischer-Tropsch process).

ΟνοματολογίαΕπεξεργασία

Η ονομασία «1-πεντένιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «πεντ-» δηλώνει την παρουσία πέντε (5) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-εν-» δείχνει την παρουσία ενός (1) διπλού δεσμού μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες με χαρακτηριστικές καταλήξεις. Τέλος, προηγείται υποχρεωτικά ο αριθμός θέσης (1-), του διπλού δεσμού του, γιατί υπάρχει και άλλη δυνατή και μη ισοδύναμη θέση.

ΔομήΕπεξεργασία

Αυτός ο υδρογονάνθρακας έχει μόριο που αποτελείται από τρία (3) άτομα υδρογόνου και ένα προπύλιο (-CH2CH2CH3) ενωμένα με ένα ζεύγος ατόμων άνθρακα, που συνδέονται μεταξύ τους με ένα διπλό δεσμό. Όλα αυτά τα έξι (6) συνολικά άτομα [3 υδρογόνου + 3 άνθρακα (τα 2 με το διπλό δεσμό + το πρώτο άτομο άνθρακα από το προπύλιο)] είναι ομοεπίπεδα. Η γωνία   είναι 119°, δηλαδή πολύ κοντά στις 120° που προβλέπονται για τον sp2 υβριδισμό των ατόμων άνθρακα, που συνδέονται με διπλό δεσμό. Η περιστροφή του δεσμού C=C απαιτεί (σχετικά) υψηλή ποσότητα ενέργειας, γιατί απαιτεί την (προσωρινή) διάσπαση του π-δεσμού.

Ο π-δεσμός στο μόριο του 1-πεντενίου είναι υπεύθυνος για τη χρήσιμη δραστικότητά του. Η περιοχή του διπλού δεσμού χαρακτηρίζεται από (σχετικά) υψηλή ηλεκτρονιακή πυκνότητα, που επομένως είναι ευάλωτη σε επιδράσεις ηλεκτρονιόφιλων. Πολλές αντιδράσεις του 1-πεντενίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του 1-πεντενίου.

Δεσμοί[3]
Δεσμοί τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C#3-H

C#4-H

C#5-H

σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C#1-H

C#2-H

σ 2sp2-1s 108,7 pm 3% C- H+
C#3-C#2 σ 2sp3-2sp2 151 pm
C#3-C#4 σ 2sp3-2sp3 154 pm
C#4-C#5 σ 2sp3-2sp3 154 pm
C=C σ

π

2sp2-2sp22p-2p 133,9 pm
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
C#5 -0,09
C#1C#3

C#4

-0,06
C#2 -0,03
H +0,03

ΠαραγωγήΕπεξεργασία

Με πυρόλυση αλκανίωνΕπεξεργασία

Με πυρόλυση αλκανίων (βιομηχανική μέθοδος) παράγονται μίγματα που περιέχουν και 1-πεντένιο. Π.χ.:

 

Με αφυδάτωση αλκανόληςΕπεξεργασία

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 1-πεντανόλης παράγεται 1-πεντένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, >150 °C[4]:

 

Με απόσπαση υδραλογόνουΕπεξεργασία

Με απόσπαση υδραλογόνου (HX) από 1-αλοπεντάνιο παράγεται 1-πεντένιο:[5]

 

Με απόσπαση αλογόνουΕπεξεργασία

Με απόσπαση αλογόνου (X2) από 1,2-διαλοπεντάνιο παράγεται 1-πεντένιο[6]:

 

Με μερική καταλυτική υδρογόνωσηΕπεξεργασία

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση 1-πεντινίου παράγεται 1-πεντένιο[7]:

 

Με καταλυτική αφυδρογόνωση αλκανίωνΕπεξεργασία

Με καταλυτική αφυδρογόνωση πεντανίου, παράγεται 1-πεντένιο και 2-πεντένιο:

 

  • Όπου  .

Με θέρμανση τεταρτοταγών αμμωνιακών αλάτωνΕπεξεργασία

Με θέρμανση τεταρτοταγών αμμωνιακών αλάτων [[[μέθοδος Χόφφμανν]] (Hoffmann)] παράγεται και 1-πεντένιο. Π.χ[4].

 

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων σε καρβονυλικές ενώσειςΕπεξεργασία

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίου σε μεθανάλη [[[μέθοδος Βίττινγκ]] (Wittig)] παράγεται 1-πεντένιο. Π.χ.[8]:

 

ΠαράγωγαΕπεξεργασία

Τέλεια καύσηΕπεξεργασία

 

ΕνυδάτωσηΕπεξεργασία

1. Επίδραση θειικού οξέος (H2SO4) και στη συνέχεια νερού (H2O, ενυδάτωση). Παράγεται 2-πεντανόλη[9]:

 

2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O). Παράγεται αρχικά τρι(1-πεντυλο)βοράνιο, και στη συνέχεια 1-πεντανόλη[10]:

 

3. Αντίδραση με οξικό υδράργυρο [(CH3CH2)2Hg] και έπειτα αναγωγή. Παράγεται 2-πεντανόλη:

 

4. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Πρινς (Prins) με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 1-πεντένιο, απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 2-εξεν-1-όλη:

 

Προσθήκη υποαλογονώδους οξέωςΕπεξεργασία

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε 1-πεντένιο παράγεται 1-αλο-2-πεντανόλη[11]:

 

 

Καταλυτική υδρογόνωσηΕπεξεργασία

Με καταλυτική υδρογόνωση 1-πεντένιου σχηματίζεται πεντάνιο. Π.χ.[12]:

 

ΑλογόνωσηΕπεξεργασία

1. Με προσθήκη αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε 1-πεντένιο έχουμε προσθήκη στο διπλό δεσμό. Παράγεται 1,2-διαλοπεντάνιο. Π.χ.[13]:

 

2. Υποκατάσταση σε αλλυλική θέση, δηλαδή σε α θέση ως προς το διπλό δεσμό. Παράγεται 3-αλο-1-πεντένιο: Π.χ.:

 

ΥδραλογόνωσηΕπεξεργασία

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε 1-πεντένιο[14]:
1. Με τον πολικό μηχανισμό. Παράγεται 2-αλοπεντάνιο:

 

2. Με το μηχανισμό ελευθέρων ριζών. Παράγεται 1-αλοπεντάνιο:

 

Καταλυτική αμμωνίωσηΕπεξεργασία

1. Προσθήκη αμμωνίας (NH3). Παράγεται 2-πενταναμίνη. Π.χ.:

 

  • Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.

2. Προσθήκη πρωτοταγούς αμίνης. Παράγεται δευτεροταγής αλκυλοπεντυλαμίνη. Π.χ. με μεθυλαμίνη παράγεται N-μεθυλο-2-πενταναμίνη:

 

3. Προσθήκη δευτεροταγούς αμίνης. Παράγεται τριτοταγής διαλκυλοπεντυλαμίνη. Π.χ. με διμεθυλαμίνη παράγεται N,N-διμεθυλο-2-πενταναμίνη:

 

Καταλυτική φορμυλίωσηΕπεξεργασία

Με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε 1-πεντένιο παράγεται 2-μεθυλοπεντανάλη ή εξανάλη. Π.χ.:

 

  • Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.
  • Όπου  . Εξαρτάται από την επιλογή του καταλύτη. Οι σχετικά ογκώδεις καταλύτες ευνοούν το δεύτερο παραγωγο.

Προσθήκη αλδεΰδών ή κετονών κατά PrinsΕπεξεργασία

Με επίδραση περίσσειας αλδευδών ή κετονών σε προπένιο απουσία νερού, σε χαμηλή θερμοκρασία παράγεται παράγωγο διοξανίου. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 4-προπυλο-1,3-διοξάνιο και 5-προπυλο-1,3-διοξάνιο:

      

ΔιυδροξυλίωσηΕπεξεργασία

Η διυδροξυλίωση 1-πεντενίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη υπεροξείδιου του υδρογόνου (H2O2)[15]:
1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4). Παράγει 1,2-πεντανοδιόλη:

 

2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου (Η2Ο2). Παράγει 1,2-πεντανοδιόλη:

 

3. Μέθοδος Σάρπλες (Sharpless). Παράγει 1,2-πεντανοδιόλη:

 

4. Μέθοδος Γούντγαρντ (Woodward). Παράγει 1,2-πεντανοδιόλη

 

5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,3-διυδροξυλίωση με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 1-πεντένιο, παρουσία νερού (H2O). Αντίδραση Πρινς (Prins). Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 1,3-εξανοδιόλη:

 

ΟζονόλυσηΕπεξεργασία

Με επίδραση όζοντος3, οζονόλυση) σε 1-πεντένιο, παράγεται ενδιάμεσα ασταθές οζονίδιο, που τελικά διασπάται σε μεθανάλη και βουτανάλη[16]:

 

Aλλυλική οξείδωσηΕπεξεργασία

Με επίδραση διοξειδίου του σεληνίου (SeO2) σε 1-πεντένιο παράγεται 1-πεντεν-3-όλη:

 

Αντίδραση Diels–AdlerΕπεξεργασία

Κατά την επίδραση αλκαδιενίου (διένιου) σε 1-πεντένιο (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη (αντίδραση Ντιλς-Άλντερ) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγου κυκλοεξενίου. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο παίρνουμε 4-προπυλοκυκλοεξένιο[17]:

   

Αντίδραση Pauson-KhandΕπεξεργασία

Κατά την επίδραση αλκίνια και μονοξειδίου του άνθρακα (CO) σε 1-πεντένιο έχουμε την ονομαζόμενη αντίδραση Παύσον-Χαντ (Pauson-Khand) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοπεντενόνης. Π.χ. με αιθίνιο παράγεται 4-προπυλοκυκλο-2-πεντενόνη και 5-προπυλοκυκλο-2-πεντενόνη:

       

Προσθήκη καρβενίωνΕπεξεργασία

Κατά την προσθήκη μεθυλενίου σε 1-πεντένιο σχηματίζoνται προπυλοκυκλοπροπάνιο και μερικά ισομερή εξένια[18]:

 
   

  • Πιο συγκεκριμένα, επειδή η αντίδραση αυτή είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:
1. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#1H-H: Προκύπτει 2-εξένιο, ένα αλκένιο.
2. Παρεμβολή στον έναν (1) δεσμό C-H: Προκύπτει 2-μεθυλο-1-πεντένιο, ένα αλκένιο.
3. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#3H-H: Προκύπτει 3-μεθυλο-1-πεντένιο, ένα αλκένιο.
3. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#4H-H: Προκύπτει 4-μεθυλο-1-πεντένιο, ένα αλκένιο.
4. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς CH2-H: Προκύπτει 1-εξένιο, ένα αλκένιο.
5. Προσθήκη στον έναν (1) διπλό δεσμό: Προκύπτει προπυλοκυκλοπροπάνιο, ένα κυκλοαλκάνιο.
  • Προκύπτει επομένως μείγμα από 1-εξένιο ~27%, 3-μεθυλο-1-πεντένιο ~18%, 4-μεθυλο-1-πεντένιο ~18%, 2-εξένιο ~18%, 2-μεθυλο-1-πεντένιο ~9% και προπυλοκυκλοπροπάνιο ~9%.
  • Με τη χρήση διιωδομεθανίου (CH2I2) και ψευδαργύρου (Zn) επικρατεί η προσθήκη, οπότε (κυρίως) είναι:

   

Καταλυτική προσθήκη οξυγόνουΕπεξεργασία

Κατά την καταλυτική προσθήκη οξυγόνου (O2) σε 1-πεντένιο σχηματίζεται προπυλοξιράνιο. Π.χ.:

   

ΠολυμερισμόςΕπεξεργασία

Διακρίνονται τα ακόλουθα είδη πολυμερισμού 1-πεντένιου, που όλα παράγουν α-πολυπεντυλένιο[19]:
1. Κατιονικός. Π.χ.:

 

2.. Ελευθέρων ριζών. Π.χ.:

 

Φωτοχημικός διμερισμόςΕπεξεργασία

Κατά το φωτοχημικό διμερισμό 1-πεντένιου σχηματίζεται (κυρίως) 1,3-διπροπυλοκυκλοβουτάνιο. Π.χ.[20]:

   

Φωτοχημική προσθήκη αλδεϋδών ή κετονώνΕπεξεργασία

Με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 1-πεντένιο απουσία νερού σχηματίζονται και φωτοχημικά παράγωγα οξετανίου (Αντίδραση Πατέρνο-Μπουχί, Paterno–Büchi). Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 3-προπυλοξετάνιο:

   

ΠηγέςΕπεξεργασία

  • Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002.
  • 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

Αναφορές και σημειώσειςΕπεξεργασία

  1. Διαδικτυακός τόπος researchgate.net
  2. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  3. 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.
  4. 4,0 4,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.158, §6.9.4.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.4.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.3.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.2.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.10.
  17. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 160, §6.10.2.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.7., σελ. 155, §6.7.3, R = CH3CH2CH2CH=CH ή CH3CH2CH2C=CH2 ή CH3CH2CHCH=CH2 ή CH3CHCH2CH=CH2 ή CH2CH2CH2CH=CH2
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.11.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.12.