1-προπαναμίνη

Η 1-προπαναμίνη ή προπυλαμίνη (αγγλικά: 1-propylamine, ΜPΑ: MonoPropylAmine) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και άζωτο, με μοριακό τύπο C₃H₉N και ημισυντακτικό τύπο C₃H₇NH₂ ή CH₃CH₂CH₂NH₂. Είναι μια πρωτοταγής αμίνη. Η χημικά καθαρή («άνυδρη») 1-προπαναμίνη, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο υγρό με έντονη οσμή που μοιάζει μ' αυτήν της αμμωνίας. Συμπεριφέρεται ως ασθενής βάση, με σταθερά διάστασης K_b = 4,7·10⁻⁴. Με βάση το μοριακό της τύπο, C₃H₉N, έχει τα ακόλουθα τρία (3) ισομερή θέσης:

1. 2-προπαναμίνη ή ισοπροπυλαμίνη, μια πρωτοταγής αμίνη.
2. Ν-μεθυλαιθαναμίνη ή αιθυλομεθυλαμίνη, μια δευτεροταγής αμίνη.
3. N,N-διμεθυλομεθαναμίνη ή τριμεθυλαμίνη, μια τριτοταγής αμίνη.

1-προπαναμίνη
Γενικά
Όνομα IUPAC	1-προπαναμίνη
Άλλες ονομασίες	Προπυλαμίνη Μονοπροπυλαμίνη 1-αμινοπροπάνιο 1-αζωβουτάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H9N
Μοριακή μάζα	59,11 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH2CH2NH2
Συντομογραφίες	PrNH2 MPA
Αριθμός CAS	107-10-8
SMILES	CCCN
InChI	1S/C3H9N/c1-2-3-4/h2-4H2,1H3
Αριθμός EINECS	200-834-7
PubChem CID	7852
ChemSpider ID	7564
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	3 2-προμαναμίνη N-μεθυλαιθαναμίνη N,N,διμεθυλομεθαναμίνη
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-83 °C
Σημείο βρασμού	48 °C
Πυκνότητα	719 kg/m³
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
pKa	10,53 (PrNH3+)
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Ονοματολογία

Η ονομασία «1-προπαναμίνη» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων άνθρακα ανά μόριο 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. Ο αριθμός θέσης «1-» δηλώνει τη θέση του ατόμου άνθρακα με το οποίο ενώνεται η αμινομάδα, ώστε να διαχωρίζονται τα ισομερή θέσης.

Δομή

Η δομή της μπορεί να βρεθεί αν αντικατασταθεί ένα άτομο υδρογόνου από ένα μόριο αμμωνίας με προπύλιο.

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C-H	σ	2sp³-1s	109 pm	3% C- H+
C-C	σ	2sp³-2sp³	154 pm
C-N	σ	2sp³-2sp³	152 pm	6% C+ Ν-
Ν-H	σ	2sp³-1s	101,7 pm	17% N- H+
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
N	-0,40
C#3	-0,09
C#2	-0,06
C#1	0,00
H(CH2)	+0,03
H(NH2)	+0,17

Παραγωγή

Κύρια βιομηχανική

Η προπυλαμίνη παράγεται βιομηχανικά (συνήθως) με επίδραση χλωριούχου αμμωνίου (NH₄Cl) σε 1-προπανόλη (CH₃CH₂CH₂OH), με την παρουσία τριχλωριούχου σιδήρου, ως καταλύτη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+NH_{4}Cl{\xrightarrow[{-H_{2}O}]{FeCl_{3}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{3}Cl{\xrightarrow {+NaOH}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+NaCl+H_{2}O}$

• Συμπαράγονται διπροπυλαμίνη και τριπροπυλαμίνη. Η χημική κινητική καθορίζει την τελική αναλογία αυτών των προϊόντων.

Εναλλακτικές μέθοδοι

Με χλωριούχο αμμώνιο και προπανάλη

Με επίδραση χλωριούχου αμμωνίου (NH₄Cl) σε προπανάλη (CH₃CH₂CHO) παράγεται αρχικά υδροχλωρική 1-προπανιμίνη (CH₃CH₂CH=NH₂Cl) και έπειτα υδροχλωρική 1-προπαναμίνη. Η τελευταία με υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) δίνει καθαρή 1-προπαναμίνη:

$\mathrm {NH_{4}Cl+CH_{3}CH_{2}CHO{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH=NH_{2}Cl+H_{2}O{\xrightarrow[{-CH_{3}CH_{2}COOH}]{+CH_{3}CH_{2}CHO}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{3}Cl{\xrightarrow {+NaOH}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+NaCl+H_{2}O}$

• Μια παραλλαγή της παραπάνω είναι η επίδραση αμμωνίας σε προπανάλη, που δίνει 1-προπανιμίνη, και στη συνέχεια υδρογόνωση της τελευταίας 1-προπαναμίνη:

$\mathrm {NH_{3}+CH_{3}CH_{2}CHO{\xrightarrow {-H_{2}O}}CH_{3}CH_{2}CH=NH{\xrightarrow {+H_{2}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}}$

Με αμμωνία και προπυλαλογονίδιο

Με επίδραση αμμωνίας (NH₃) σε προπυλαλογονίδιο (CH₃CH₂CH₂X, μέθοδος Hofmann):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}X+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+HX}$

• Συμπαράγονται διπροπυλαμίνη και τριπροπυλαμίνη. Η χημική κινητική καθορίζει την τελική αναλογία αυτών των προϊόντων.

Με προπυλίωση φθαλιμιδικού καλίου

Με προπυλίωση φθαλιμιδικού καλίου (σύνθεση Gabriel):

$\mathrm {+CH_{3}X{\xrightarrow[{+2H_{2}O,\;H^{+}}]{-KX}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+}$

Με αναγωγή αζωτούχων ενώσεων

1. Με αναγωγή 1-νιτροπροπανίου (CH₃CH₂CH₂NO₂):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NO_{2}+2Fe+6HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+2H_{2}O+2FeCl_{3}}$

2. Με αναγωγή προπανονιτρίλιου (CH₃CH₂CN)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CN+2H_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}}$

3. Με αναγωγή 1-προπανιμίνης (CH₃CH₂CH=NH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH=NH+H_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+2H_{2}O}$

Με αποικοδόμηση βουταναμιδίου

Με αποικοδόμηση βουταναμιδίου (CH₃CH₂CH₂CONH₂, μετάθεση Hofmann):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}CONH_{2}+BrOK{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+CO_{2}+KBr}$

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

$\mathrm {Br_{2}+KOH{\xrightarrow {}}BrOK+HBr}$

Με χλωραμίνη σε αλοπροπυλομαγνήσιο

Με επίδραση χλωραμίνης (NH₂Cl) σε αλοπροπυλομαγνήσιο (CH₃CH₂CH₂MgX):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}X+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}MgX{\xrightarrow {+NH_{2}Cl}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+MgXCl}$

Με προσθήκη αμμωνίας σε κυκλοπροπάνιο

Με προσθήκη αμμωνίας (NH₃) σε κυκλοπροπάνιο , παράγεται 1-προπαναμίνη:

$\mathrm {+NH_{3}{\xrightarrow {NaNH_{2}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}}$

Με προσθήκη υδρογόνου σε κυκλοπροπαναμίνη

Με καταλυτική προσθήκη υδρογόνου σε κυκλοπροπαναμίνη παράγεται 1-προπαναμίνη:

$\mathrm {+H_{2}{\xrightarrow {Pt}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}}$

Με προσθήκη υδρογόνου σε αζετιδίνη

Με καταλύτική προσθήκη υδρογόνου σε αζετιδίνη παράγεται 1-προπαναμίνη:

$\mathrm {+H_{2}{\xrightarrow {Pt}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Συμπεριφορά βάσης

Παράγει άλατα με οξέα. Π.χ.:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{3}Cl}$

Αλκυλίωση

Αντιδρά με αλκυλαλογονίδια (RX), παράγοντας δευτεροταγείς αμίνες:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+RX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NHR+HX}$

Ακυλίωση

Αντιδρά με ακυλαλογονίδια (RCOX), παράγοντας δευτεροταγή αμίδια:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+RCOX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NHCOR+HX}$

Ιμίνες

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+RCHO{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}N=CHR+H_{2}O}$

Οξείδωση

Οξείδώνεται με υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂) παράγοντας 1-νιτροπροπάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+3H_{2}O_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NO_{2}+4H_{2}O}$

Προσθήκη

1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθένιο δίνει N-αιθυλο-1-προπαναμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {NaNH_{2}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NHCH_{2}CH_{3}}$

2. Προσθήκη σε τριπλούς δεσμούς.. Π.χ. με αιθίνιο δίνει αρχικά N-προπυλαιθεναμίνη, και στη συνέχεια την ταυτομερή της N-προπυλαιθανιμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+HC\equiv CH{\xrightarrow {NaNH_{2}}}CH_{2}=CHNHCH_{2}CH_{2}CH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH=NCH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

3. Προσθήκη σε συζυγείς διπλούς δεσμούς. Π.χ. με βουταδιένιο-1,3 δίνει N-προπυλο-2-βουτεν-1-αμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+CH_{2}=CHCH=CH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH=CHCH_{2}NHCH_{2}CH_{2}CH_{3}+4H_{2}O}$

4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει Ν-προπυλο-1-προπαναμίνη:

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NHCH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

5. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με οξιράνιο δίνει 2-προπυλαμιναιθανόλη:

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NHCH_{2}CH_{2}OH}$

Παρεμβολή καρβενίων

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+CH_{3}Br+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {1}{3}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+{\frac {2}{9}}(CH_{3})_{2}CHCH(NH_{2})CH_{3}+{\frac {2}{9}}CH_{3}CH_{2}CH(NH_{2})CH_{3}+{\frac {2}{9}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NHCH_{3}+KBr+H_{2}O}$

• Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:

1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς CH₂-H. Παράγεται 1-βουταναμίνη.

2. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C_#1H-H. Παράγεται 2-βουταναμίνη.

3. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C_#2H-H. Παράγεται 2-μεθυλο-1-προπαναμίνη.

4. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς ΝH-H: 2. Παράγεται N-μεθυλυλο-1-προπαναμίνη.

Προκύπτει επομένως μείγμα 1-βουταναμίνης ~33%, 2-βουταναμίνης ~22%, 2-μεθυλο-1-προπαναμίνης ~22% και Ν-μεθυλο-1-προπαναμίνης ~22%.

Πηγές

1. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, «ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ», Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
2. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982
3. Αναστάσιου Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
4. Καραγκιοζίδη Σ. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων στα Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ ΈκδοσηΘεσσαλονίκη 1991
5. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, «Γενική Οργανική Χημεία», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
6. Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη, «Ειδικά Μαθήματα Οργανικής Χημείας», ΑΠΘ, θεσσαλονίκη 1983
7. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Φαίδωνα Χατζημηχαλάκη, «Εργαστηριακός Οδηγός», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1986
8. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985