2-πεντίνιο

Το 2-πεντίνιο (αγγλικά: 2-pentyne) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C₅H₈ και ημισυντακτικό τύπο CH₃CH₂C≡CCH₃. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκινίων.

2-πεντίνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	2-πεντίνιο
Άλλες ονομασίες	Αιθυλομεθυλαιθίνιο Αιθυλομεθυλακετυλένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C5H8
Μοριακή μάζα	68,117 ± 0,0046 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH2C≡CCH3
Συντομογραφίες	EtC≡CMe
Αριθμός CAS	627-21-4
SMILES	CC#CCC
InChI	1S/C5H8/c1-3-5-4-2/h3H2,1-2H3
PubChem CID	12310
ChemSpider ID	11807
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	25 (χωρίς τα καρβένια)
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−109°C
Σημείο βρασμού	56-57°C
Πυκνότητα	710 kg/m³
Διαλυτότητα στο νερό	Πρακτικά αδιάλυτο
Εμφάνιση	Διαφανές, άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το χημικά καθαρό 2-πεντίνιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι εξαιρετικά εύφλεκτο υγρό.

Παραγωγή

Βιομηχανική

Βιομηχανικά, το 2-πεντίνιο παράγεται με ισομερείωση 1-πεντινίου, με αιθανολικό διάλυμα υδροξειδίου του καλίου (KOH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CH+{\xrightarrow[{EtOH}]{KOH}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}}$

Εναλλακτικές μέθοδοι

Με απόσπαση υδραλογόνων

Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων υδραλογόνου από 2,2-διαλοπεντάνιο, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), παράγεται 2-πεντίνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}CX_{2}CH_{3}+2NaOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+2NaX+2H_{2}O}$

Με βρωμίωση και μετά απόσπαση υδροβρωμίου

Με βρωμίωση (Br₂) 2-πεντενίου παράγεται αρχικά 3,4-διβρωμοπεντάνιο. Μετά, με απόσπαση δύο ισοδυνάμων υδροβρωμίου (HBr) από το τελευταίο με χρήση αιθανολικού διαλύματος υδροξειδίου του καλίου (KOH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH=CHCH_{3}+Br_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CHBrCHBrCH_{3}{\xrightarrow[{EtOH}]{+2KOH}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+2KBr+2H_{2}O}$

Με απόσπαση αλογόνων

Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων αλογόνου από 2,2,3,3-τετραλοπεντάνιο, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται 2-πεντίνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CX_{2}CX_{2}CH_{3}+2Zn{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+2ZnX_{2}}$

Με μεθυλίωση 1-βουτινίου

Το βουτινικό νάτριο (CH₃CH₂C≡CNa) μπορεί να μεθυλιωθεί με κάποιο αλομεθάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+2Na{\xrightarrow {-{\frac {1}{2}}H_{2}}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CNa{\xrightarrow {+CH_{3}X}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+NaX}$

Με αιθυλίωση προπινίου

Το προπινικό νάτριο (CH₃C≡CNa) μπορεί να αιθυλιωθεί με αλαιθάνιο:

$\mathrm {CH_{3}C\equiv CH+2Na{\xrightarrow {-{\frac {1}{2}}H_{2}}}CH_{3}C\equiv CNa{\xrightarrow {+CH_{3}CH_{2}X}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+NaX}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

• Εμφανίζει όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακόρεστων υδρογονανθράκων:

Καύση

• Με το οξυγόνο (O₂) του αέρα καίγεται παρέχοντας κυανή φλόγα εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+7O_{2}{\xrightarrow {}}5CO_{2}+4H_{2}O+3.038\;kJ}$

Ενυδάτωση

Με επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (Η₂O, ενυδάτωση) σε 2-πεντίνιο, παρουσία ιόντων υδραργύρου (Hg²⁺), παράγεται σχεδόν ισομοριακό μείγμα από 2-πεντανόνη (CH₃CH₂CH₂COCH₃) και 3-πεντανόνη (CH₃CH₂COCH₂CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+H_{2}O{\xrightarrow {Hg^{2+}}}{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}COCH_{3}+{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}COCH_{2}CH_{3}}$

• Ενδιάμεσα παράγονται 2-πεντεν-2-όλη (ασταθής ενόλη), που τελικά ισομερειώνεται σε 2-πεντανόνη, και 2-πεντεν-3-όλη (ασταθής ενόλη), που τελικά ισομερειώνεται σε 3-πεντανόνη

Προσθήκη υπαλογονώδους οξέος

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) 2-πεντίνιο παράγεται σχεδόν ισομοριακό μείγμα 3-αλο-2-πεντανόνης και 2-αλο-3-πεντανόνης:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+HOX{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CHXCOCH_{3}+{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}COCHXCH_{3}}$

• Το HOX παράγεται συνήθως in situ με την αντίδραση:

$\mathrm {2H_{2}O+X_{2}{\xrightarrow {}}2HOX}$

• Ενδιάμεσα παράγονται 3-αλο-2-βουτεν-2-όλη (ασταθής ενόλη,) που τελικά ισομερειώνεται σε 3-αλο-2-πεντανόνη, και 2-αλο-2-βουτεν-3-όλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε 2-αλο-3-πεντανόνη.

Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση (Η₂) 2-πεντινίου σχηματίζεται αρχικά 2E-πεντένιο, και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου), πεντάνιο.:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+H_{2}{\xrightarrow {Ni\;{\acute {\eta }}\;Pd\;{\acute {\eta }}\;Pt}}E-CH_{3}CH_{2}CH=CHCH_{3}{\xrightarrow[{+H_{2}}]{Ni\;{\acute {\eta }}\;Pd\;{\acute {\eta }}\;Pt}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

• Μπορεί να παραχθεί ειδικά 2Z-πεντένιο με λίγο διαφορετική μερική υδρογόνωση:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+2NH_{3}+2Na{\xrightarrow {}}Z-CH_{3}CH_{2}CH=CHCH_{3}+2NaNH_{2}}$

Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X₂, αλογόνωση) σε 2-πεντίνιο έχουμε προσθήκη στον τριπλό δεσμό. Παράγεται αρχικά 2,3-διαλο-2-πεντένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια αλογόνου) 2,2,3,3-τετραλοπεντάνιο.:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+X_{2}{\xrightarrow {CCl_{4}}}CH_{3}CH_{2}CHX=CHXCH_{3}{\xrightarrow[{+X_{2}}]{CCl_{4}}}CH_{3}CH_{2}CX_{2}CX_{2}CH_{3}}$

Υδραλογόνωση

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX, υδραλογόνωση) σε 2-πεντίνιο παράγεται αρχικά σχεδόν ισομοριακό μείγμα 2-αλο-2-πεντένιο και 3-αλο-2-πεντένιου και στη συνέχεια (με περίσσεια υδραλογόνου) σχεδόν ισομοριακό μείγμα 2,2-διαλοπεντάνιου και 3,3-διαλοπεντάνιου.:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+HX{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CH=CXCH_{3}+{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CX=CHCH_{3}{\xrightarrow {+HX}}{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CX_{2}CH_{3}+{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CX_{2}CH_{2}CH_{3}}$

Υδροκυάνωση

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN, υδροκυάνωση) σε 2-πεντίνιο παράγεται σχεδόν ισομοριακό μείγμα 2-αιθυλο-2-προπενονιτριλίου και 2-μεθυλο-2-βουτενονιτριλίου

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+HCN{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}CH_{3}CH=C(CH_{2}CH_{3})CN+{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CH=C(CH_{3})CN}$

Διυδροξυλίωση

Η διυδροξυλίωση 2-πεντινίου , αντιστοιχεί σε προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου (H₂O₂) και παράγει σχεδόν ισομοριακό μείγμα 3-υδροξυ-2-πεντανόνης και 2-υδροξυ-3-πεντανόνης:

1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO₄). Π.χ.:

$\mathrm {5CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}{\frac {5}{2}}CH_{3}CH_{2}CH(OH)COCH_{3}+{\frac {5}{2}}CH_{3}CH_{2}COCH(OH)CH_{3}+4MnO+2K_{2}SO_{4}+2H_{2}O}$

2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος (RCOOH) και υπεροξείδιου του υδρογόνου (H₂O₂):

$\mathrm {5CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+H_{2}O_{2}{\xrightarrow {RCOOH}}{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CH(OH)COCH_{3}+{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}COCH(OH)CH_{3}}$

• Ενδιάμεσα παράγεται 2-πεντεν-1,2-διόλη (ασταθής ενόλη), που τελικά ισομερειώνεται σε 3-υδροξυ-2-πεντανόνη και σε 2-υδροξυ-3-πεντανόνη.

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO₄) παράγεται 2,3-πεντανοδιόνη:

$\mathrm {5CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}5CH_{3}CH_{2}COCOCH_{3}+4MnO_{2}+2K_{2}SO_{4}+6H_{2}O}$

Προσθήκη αλκοολών

Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε 2-πεντίνιο παράγεται σχεδόν ισομοριακό μείγμα 2-αλκοξυ-2-πεντένιου και 3-αλκοξυ-2-πεντένιου:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+ROH{\xrightarrow {\triangle }}{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CH=C(OR)CH_{3}+{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CH(OR)=CHCH_{3}}$

Προσθήκη καρβονικών οξέων

Με επίδραση καρβοξυλικών οξέων (RCOOH) σε 2-πεντίνιο παράγεται σχεδόν ισομοριακό μείγμα από καρβονικό 1'-αιθυλο-1'-προπενυλεστέρα και καρβονικό 1'-μεθυλο-1΄-βουτενυλεστέρα:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+RCOOH{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}RCOOC(CH_{2}CH_{3})=CHCH_{3}+{\frac {1}{2}}RCOOC(CH_{3})=CHCH_{2}CH_{3}}$

Οζονόλυση

Με επίδραση όζοντος (O₃, οζονόλυση) σε 2-πεντίνιο παράγεται αρχικά ασταθές οζονίδιο, που τελικά διασπάται σε 2,3-πεντανοδιόνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+{\frac {2}{3}}O_{3}{\xrightarrow {H_{2}O}}CH_{3}CH_{2}COCOCH_{3}}$

Προσθήκη καρβενίων

Κατά την προσθήκη μεθυλενίου σε 2-πεντίνιο σχηματίζεται μείγμα από 3-εξίνιo, 2-εξίνιο, μεθυλο-2-πεντίνιο και 1-αιθυλο-2-μεθυλοκυκλοπροπένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+CH_{3}Cl+KOH{\xrightarrow {}}KCl+H_{2}O+{\frac {1}{3}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{2}CH_{3}+{\frac {1}{3}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+}$

$\mathrm {+{\frac {2}{9}}(CH_{3})_{2}CHC\equiv CCH_{3}+{\frac {1}{9}}}$

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

1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C_#1-H: Προκύπτει 3-εξίνιο, ένα αλκίνιο.

2. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C_#5-H: Προκύπτει 2-εξίνιο, ένα αλκίνιο.

3. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C_#4-H: Προκύπτει μεθυλο-2-πεντίνιο, ένα αλκίνιο.

4. Προσθήκη στον έναν (1) τριπλό δεσμό: Προκύπτει 1-αιθυλο-2-μεθυλοκυκλοπροπένιο, ένα κυκλοαλκένιο.

• Προκύπτει επομένως μείγμα από 3-εξίνιο ~33%, 2-εξίνιο ~33%, μεθυλο-2-πεντίνιο ~22%, και 1-αιθυλο-2-μεθυλοκυκλοπροπενιου ~11%.
• Με τη χρήση διιωδομεθανίου (CH₂I₂) και ψευδαργύρου (Zn) επικρατεί η προσθήκη, οπότε είναι:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH_{3}+CH_{2}I_{2}+Zn{\xrightarrow {}}ZnI_{2}+}$

Πηγές

• 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