Μετακρεσόλη

Η μετακρεσόλη (αγγλικά meta-Cresol) είναι αρωματική οργανική ένωση με μοριακό τύπο C7H8O, Πιο συγκεκριμένα, η ορθοκρεσόλη αντήκει στις φαινόλες, και ακόμη ειδικότερα είναι μια από τις κρεσόλες. Ο όρος «κρεσόλη», με τη σειρά του, αναφέρεται τόσο σε μια από τις τρεις (3) «μητρικές» ισομερείς κρεσόλες, όαο και σε ορισμένες «θυγατρικές» παράγωγες ενώσεις. Η χημικά καθαρή μετακρεσόλη, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπὀ πίεση 1 atm, είναι άχρωμο προς κιτρινωπό υγρό, με σχετικά ήπια και ευχάριστη αρωματική οσμή. Είναι χρήσιμος διαλύτης, με σημαντική πολικότητα, χαμηλή τοξικότητα και μικρή τάση ατμών. Είναι μερικώς διαλυτή στο νερό, αλλά πλήρως αναμίξιμη με τις συνηθισμένες άλλες αλκοόλες και τον αιθέρα. Είναι ισομερής (μεταξύ άλλων) με τις ακόλουθες ενώσεις: Βενζυλική αλκοόλη. Ορθοκρεσόλη. Παρακρεσόλη. Ανισόλη.

 Η μετακρεσόλη είναι ένα συστατικό που βρίσκεται σε εκκρίσεις των κροταφικών αδένων, κατά την διάρκεια του μουστάρχου στους αρσενικούς αφρικανικούς ελέφαντες (Loxodonta africana). Μαζί με πολλές άλλες ενώσεις, η μετακρεσόλη παραδοσιακά εξάγεται από τη λιθανθρακόπισσα, δηλαδή τα πτητικά υλικά που λαμβάνονται ως παραπροϊόντα κατά την παραγωγή κωκ από (ασφαλτώδη) γαιάνθρακα. Αυτό το υπόλειμμα περιέχει λίγες μονάδες επί τοις εκατό φαινόλη και ισομερείς («μητρικές») κρεσόλες. Κατά τη διεργασία κυμενίου - κρεσόλης, φαινόλη αλκυλιώνεται με προπένιο, δίνοντας ισομερή κυμένια, που μπορούν να απαλκυλιωθούν οξειδωτικά, σύμφωνα με την αναδιάταξη χοκ (Hock rearrangement), που είναι ανάλογη με τη διεργασία κουμενίου.1. Μέθοδος Dow (με μηχανισμό βενζυνίου): Από μεταχλωροτολουόλιο, με υποκατάσταση του χλωρίου Cl από υδροξύλιο (ΟΗ), που πραγματοποιείται επίδραση διαλύματος υδροξυλίου του νατρίου (NaOH), οπότε πραγματοποιείται υδρόλυση τύπου Raschig-Hooker, οπότε παράγεται μετακρεσόλη: 2. Με σύντηξη βάσεων με μεταμεθυλοφαινυλοσουλφονικό άλας, παράγεται μετακρεσόλη: 3. Με υδρόλυση μεταμεθυλοφαινυλοδιαζωνιακών αλάτων παράγεται μετακρεσόλη: 4. Με υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts βενζαλδεΰδης παράγεται μεταϋδροξυβενζαλδεΰδη, που στην συνέχεια ανάγεται με αλκαλικό διάλυμα υδραζίνης, με τη μέθοδο Wolff-Kishner, σχηματίζοντας μετακρεσόλη: 1. Έχει ιδιότητες ασθενούς οξέος, δηλαδή πολύ ισχυρότερες σε σύγκριση με τις αλειφατικές αλκοόλες. Έτσι, π.χ., αντιδρά με υδατικό διάλυμα NaOH (αντίθετα από τις αλειφατικές αλκοόλες): Ενδεικτική σειρά οξύτητας: ανθρακικό οξύ (Η2CO3 > μετακρεσόλη > νερό (H2O). Αυτό οφείλεται στην αυξημένη σταθερότητα του ανιόντος μ-C6H4(CH3)O- λόγω του αρωματικού φαινυλικού δακτυλίου και των δομών συντονισμού που προκύπτουν, κατά τις οποίες στατιστικά μέρος του φορτίου διαχέεται και στα 6 άτομα C του δακτυλίου. Παρόμοια φαινόμενα αύξησης οξύτητας προκύπτουν και στις άλλες φαινόλες (και αρενόλες κατ' επέκταση) καθώς και σε συζηγείς αλκενόλες.Ως φαινόλη, δηλαδή αρωματική αλκοόλη, η φαινόλη παρέχει ορισμένες χαρακτηριστικές αντιδράσεις των αλκοολών: 2. Σχηματίζει αιθέρες κατά Williamson: Παράγονται επίσης σε μικρά ποσοστά 2-αλκυλο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-αλκυλο-3-μεθυλοφαινόλη.3. Σχηματίζει εστέρες, αλλά συχνά όχι με απευθείας αντίδραση με τα οξέα. Έτσι στην περίπτωση των RCOOH αντιδρά με αλογονίδια ή ανυδρίτες τους, παρουσία ισχυρής βάσης: : Παράγονται επίσης σε μικρό ποσοστό 2-ακυλο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-ακυλο-3-μεθυλοφαινόλη.4. Δίνει αντιδράσεις υποκατάστασης του ΟΗ: Η μετακρεσόλη μοιάζει με τα αρυλαλογονίδια στο ότι δεν δίνει εύκολα αντιδράσεις υποκατάστασης. Σε αντίθεση με τις ROH η μετακρεσόλη δεν αντιδρά με HX. Η μετακρεσόλη ανάγεται σε τολουόλιο, αλλα η αντίδραση χρησιμοποιείται για διευκρίνιση της δομής και όχι για συνθέσεις, γιατί έχει μικρή απόδοση: 5. Επίδραση αλογονιδίων ανόργανων οξέων, π.χ. φωσφορικό τριχλωρίδιο (POCl3): 6. Επίδραση διαζωμεθανίου (CH2N2): Ηλεκτρονιόφιλη υποκατάσταση. Τόσο το -ΟΗ, όσο ακόμη περισσότερο το -Ο- είναι ισχυροί ενεργοποιητές, ενώ το μεθύλιο ασθενέστερος ενεργοποιητής, με ο- και π- προσανατολισμό. Έτσι παράγονται κυρίως 2- και 4- μονοπαράγωγα, ή συχνά πιο εύκολα κατευθείαν 2,4-διπαράγωγα. Τα 3-παράγωγα είναι σπάνια, λόγω στερεοχημικής παρεμπόδισης: Νίτρωση Με νίτρωση παράγει κυρίως 5-μεθυλο-2-νιτροφαινόλη ή 3-μεθυλο-4-νιτροφαινόλη. Με περίσσεια νιτρικού οξέος παράγεται κυρίως 2,4-δινιτρο-5-μεθυλοφαινόλη: Σουλφούρωση Με σουλφούρωση παράγει κυρίως 4-μεθυλο-2-υδροξυβενζοσουλφονικό οξύ και 2-μεθυλο-4-υδροξυβενζοσουλφονικό οξύ. Με περίσσεια νιτρικού οξέος παράγεται κυρίως 4-μεθυλο-6-υδροξυ-1,3-βενζοδισουλφονικό οξύ: Αλογόνωση Με αλογόνωση παράγει κυρίως 2,4-διαλο-5-μεθυλοφαινόλη (όπου X αλογόνο, εκτός F): Μπορεί να ληφθεί μίγμα 2-αλο-5-μεθυλοφαινόλης και 4-αλο-3-μεθυλοφαινόλης αν χρησιμοποιηθεί διθειάνθρακας ως διαλύτης, γιατί απενεργοποιεί μερικώς το σύστημα: Αλκυλίωση Με αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 2-αλκυλο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-αλκυλο-3-μεθυλοφαινόλη. Με περίσσεια αλκυλαλογονιδίου παράγει τελικά κυρίως 2,4-διαλκυλο-5-μεθυλοφαινόλη: Ακυλίωση Με ακυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 2-ακυλο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-ακυλο-3-μεθυλοφαινόλη. Με περίσσεια ακυλαλογονιδίου παράγει τελικά κυρίως 2,4-διακυλο-5-μεθυλοφαινόλη: Υδροξυλίωση Με υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 4-μεθυλοκατεχόλη και μεθυλυδροξυκινόνη. Με περίσσεια υδραλογονώδους οξέος παράγει τελικά κυρίως 5-μεθυλυδροξυκινόλη: Αμίνωση Με αμίνωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 2-αμινο-5-μεθυλοφαινόλη και 4-αμινο-3-μεθυλοφαινόλη. Με περίσσεια αλαμίνης παράγει τελικά κυρίως 2,4-διαμινο-5-μεθυλοφαινόλη: Καρβοξυλίωση Με καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει κυρίως 4-μεθυλο-2-υδροξυβενζοϊκό οξύ και 2-μεθυλο-4-υδροξυβενζοϊκό οξύ. Με περίσσεια αλομεθανικού οξέος παράγεται τελικά 4-μεθυλο-6-υδροξυϊσοφθαλικό οξυ: Αναγωγή Με υδρογόνωση (Σε συνθήκες 175 °C, 15 atm, παρουσία Ni). Παράγεται 3-μεθυλοκυκλοεξανόλη: Οξείδωση Με οξείδωση παράγεται κυρίως μεθυλοπαρακινόνη: 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