Μεθυλοπροπανάλη

Η μεθυλοπροπανάλη ή ισοβουτυραλδεΰδη (αγγλικά: merhylpropanal) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, Οξυγόνο και Υδρογόνο, με μοριακό τύπο C4H8O, αν και συχνά γράφεται πιο αναλυτικά ως (CH3)2CHCHO ή και (συντομογραφικά) iPrCHO. Είναι μια από τις αλδεΰδες. Πιο συγκεκριμένα, η μεθυλοπροπανάλη είναι μια αλδεΰδη, ισομερής της βουτανάλης. Η μεθυλοπροπανάλη συμπαράγεται συχνά ως παραπροϊόν της υδροφορμυλίωσης προπένιου. Η οσμή της περιγράφηκε ως παρόμοια με αυτήν βρεγμένων δημητριακών ή άμυλου. Δείνει την αντίδραση Κανιτζάρο (Cannizaro reaction), παρόλο που έχει α-άτομο υδρογόνου.

Ισομέρεια 

Με βάση το μοριακό της τύπο, C4H8O, έχει τα ακόλουθα εικοσιπέντε (25) ισομερή θέσης:
 1-βουτεν-1-όλη (ελάσσων ταυτομερές της βουτανάλης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2CH=CHOH.
 2-βουτεν-1-όλη ή 3-μεθυλαλλυλική αλκοόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH=CHCH2OH.
 3-βουτεν-1-όλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=CHCH2CH2OH.
 2-βουτεν-1-όλη (ελάσσων ταυτομερές της βουτανόνης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2C(OH)=CH2.
 2-βουτεν-2-όλη (ελάσσων ταυτομερές της βουτανόνης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH=C(OH)CH3.
 3-βουτεν-2-όλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=CHCH(OH)CH3.
 Μεθυλο-1-προπενόλη (ελάσσων ταυτομερές της μεθυλοπροπανάλης) με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3)2C=CHOH.
 Μεθυλο-2-προπενόλη ή 2-μεθυλαλλυλική αλκοόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=C(CH3)CH2OH.
 Αιθυλοβινυλαιθέρας ή αιθοξυαιθένιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2OCH=CH2. 
 Μεθυλο-1-προπενυλαιθέρας ή 1-μεθοξυπροπένιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OCH=CHCH3. 
 Μεθυλο-2-προπενυλαιθέρας ή 3-μεθοξυπροπένιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OCH2CH=CH2. 
 Μεθυλο(μεθυλοβινυλ)αιθέρας ή 2-μεθοξυπροπένιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OC(CH3)=CH2. 
 Βουτανάλη, με ημισυντακτικό τύπο CH3CH2CH2CHO.
 Βουτανόνη (κύριο ταυτομερές) της 2-βουτεν-2-όλης και της 2-βουτεν-3-όλης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2COCH3.
 Κυκλοβουτανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο .
 1-μεθυλοκυκλοπροπανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο .
 2-μεθυλοκυκλοπροπανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο .
 Κυκλοπροπυλομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο .
 Κυκλοπροπυλομεθυλαιθέρας με σύντομο συντακτικό τύπο .
 Οξολάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο .
 2-μεθυλοξετάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο .
 3-μεθυλοξετάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο .
 Αιθυλοξιράνιο  με σύντομο συντακτικό τύπο .
 2,2-διμεθυλοξιράνιο  με σύντομο συντακτικό τύπο .
 2,3-διμεθυλοξιράνιο  με σύντομο συντακτικό τύπο .

Παραγωγή

Βιομηχανική 

Η συνηθισμένη βιομηχανική μέθοδος παραγωγής είναι με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε προπένιο.  Η διεργασία ονομάζεται «υδροφορμυλίωση»:

 Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.
 Χρειάζεται να χρησιμοποιηθεί ένας σχετικά όχι ογκώδης καταλύτης, για να ευνοηθεί ο σχηματισμός μεθυλοπροπανάλης και όχι της ισομερούς της βουτανάλης.
Αρκετά εκατομμύρια τόννοι μεθυλοπροπανάλης παράγονται ετησίως παγκόσμια.
Ισχυρά ορυκτά οξέα καταλύουν την ισομερείωση της μεθυλο-2-προπεν-1-όλης σε μεθυλοπροπανάλη.
Μπορεί επίσης να παραχθεί μεθυλοπροπανάλη βιοχημικά, χρησιμοποιώντας γεννετικά τροποποιημένα βακτήρια.

Άλλες διαθέσιμες μέθοδοι

Με επίδραση ισοπροπυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέρα 

Με επίδραση ισοπροπυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέρα:

Με μερική οξείδωση μεθυλο-1-προπανόλης 

Με μερική οξείδωση μεθυλο-1-προπανόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου:

Με έμμεση μερική αναγωγή μεθυλοπροπανικού οξέος 

1. Αρχικά το μεθυλοπροπανικό οξύ μετατρέπεται σε μεθυλοπροπανοϋλοχλωρίδιο:

2. Το μεθυλοπροπανοϋλοχλωρίδιο ανάγεται καταλυτικά άμεσα προς μεθυλοπροπανάλη:

Με οζονόλυση 2,5-διμεθυλο-3-εξένιου 

Με οζονόλυση 2,5-διμεθυλο-4-εξενίου παράγεται τελικά μεθυλοπροπανάλη:

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 2,5-διμεθυλο-3,4-εξανοδιόλη 

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 2,5-διμεθυλο-3,4-εξανοδιόλη παράγεται μεθυλοπροπανάλη:

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Οξειδοαναγωγή Canizzaro 

Με επίδραση υδροξειδίου του καλίου γίνεται οξειδοαναγωγή Cannizzaro, παρόλο που η μεθυλοπροπανάλη περιέχει α-άτομο υδρογόνου,οπότε παράγεται μεθυλο-1-προπανόλη και μεθυλοπροπανικό κάλιο:

Αναγωγή προς μεθυλο-1-προπανόλη 

Μπορεί να αναχθεί προς μεθυλο-1-προπανόλη με τις ακόλουθες μεθόδους

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):

2. Με καταλυτική υδρογόνωση:

Αναγωγή προς μεθυλοπροπάνιο 

Μπορεί να αναχθεί προς μεθυλοπροπάνιο με την μεθόδο Wolff-Kishner

Οξείδωση προς μεθυλοπροπανικό οξύ 

Μπορεί να οξειδωθεί προς μεθυλοπροπανικό οξύ;

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο:

2. Με τριοξείδιο του χρωμίου:

3. Με οξυγόνο:

4. Με αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου):

5. Με αντιδραστήρια Fehling:

 Οι αντιδράσεις 4-5 παρουσιάζονται απλοποιημένες και χρησιμοποιούνται γενικά για την ανίχνευση αλδεϋδομάδας (-CHO).

Οξείδωση προς μεθυλο-2-υδροξυπροπανάλη 

Μπορεί να οξειδωθεί προς μεθυλο-2-υδροξυπροπανάλη με χρήση διοξειδίου του σεληνίου

Προσθήκη ύδατος 

Με προσθήκη ύδατος σε προπανάλη παράγεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής μεθυλοπροπανοδιόλη-1,1:

Προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης 

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης παράγεται 2-ισοπροπυλο-1,3-διοξολάνιο:

Προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης 

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης παράγεται 2-ισοπροπυλο-1,3-διθειολάνιο:
 

 Το 2-ισοπροπυλο-1,3-διθειολάνιο μπορεί να υποστεί αποθείωση Raney με νικέλιο και υδρογόνο, σχηματίζοντας μεθυλοπροπάνιο και αιθάνιο:

Αντιδράσεις με αζωτούχες ενώσεις 

Αντιδρά με αρκετά είδη αζωτούχων ενώσεων του γενικού τύπου NH2A, όπου το A μπορεί να είναι υδρογόνο, αλκύλιο, υδροξύλιο, αμινοξάδα και διάφορα άλλα. Με βάση το γενικό τύπο η γενική αντίδραση είναι η ακόλουθη:

  Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:

1. Με αμμωνία παράγεται 2-μεθυλο-1-προπανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = H:

2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται Ν-αλκυλομεθυλο-1-προπανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R:

3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται μεθυλο-1-προπανοξίμη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH:

4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά 2-μεθυλο-1-προπανυδραζόνη και με περίσσεια προπανάλης δι(μεθυλοπροπυλιδεν)αζίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH2:

5. Με φαινυλυδραζίνη παράγεαι 1-(μεθυλοπροπυλιδενο)-2-φαινυλυδραζόνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHPh::

6. Με υδραζινομεθαναμίδιο παράγεται (2-(μεθυλοπροπυλιδεν)υδραζινο)μεθαναμίδιο. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NCONH2:

Συμπύκνωση με δευτεροταγείς αμίνες 

Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (RNHR') παράγεται αρχικά 1-(διαλκυλαμινο)-2-μεθυλο-1-προπανόλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει Ν,Ν-διαλκυλο-2-μεθυλο-1-προπεν-1-αμίνη:

Αλδολική συμπύκνωση 

Με επίδραση βάσης έχουμε τη λεγόμενη αλδολική συμπύκνωση, η οποία όταν γίνεται με τον εαυτό της, παράγεται αρχικά 2,2,4-τριμεθυλο-3-υδροξυπεντανάλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει 2,2,4-τριμεθυλοπεντεν-3-άλη:

Συμπύκνωση με «ενεργές» μεθυλενομάδες 

Με την επίδραση «ενεργών» μεθυλενομάδων, δηλαδή ενώσεων του γενικού τύπου XCH2Y, όπου X,Y ηλεκτραρνητικές ομάδες όπως π.χ. κυανομάδα (CN), καρβαλκοξυομάδα (COOR), έχουμε την αντίδραση Knoevenagel:

Επίδραση φωσφοροϋλιδίων 

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph3P+C-(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 1,1-διαλκυλο-3-μεθυλο-1-βουτένιο:

Προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων 

Είναι δυνατή η προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων στο διπλό δεσμό C=Ο που περιέχει η μεθυλοπροπανάλη. Π.χ.::

1. Με προσθήκη υδροκυανίου παράγεται αρχικά 3-μεθυλο-2-υδροξυβουτανονιτρίλιο, από το οποίο με υδρόλυση μπορεί να παραχθεί 3-μεθυλο-2-υδροξυβουτανικό οξύ:
 

2. Με προσθήκη όξινου θειικού νατρίου παράγεται μεθυλο-1-υδροξυπροπανοσουλφονικό οξύ-1:
 

3. Με προσθήκη αλκυλομαγνησιοαλογονιδίου (RMgX) παράγεται 2-μεθυλο-1-αλκυλοπροπανόλη-1:
 

4. Με προσθήκη πενταχλωριούχου φωσφόρου παράγεται μεθυλο-1,1-διχλωροπροπάνιο:

Αλογόνωση 

Με επίδραση αλογόνου (X2) έχουμε προσθήκη του στην ταυτομερή μεθυλοπροπεν-1-όλης. Παράγεται αρχικά η ασταθής 1,2-διαλομεθυλο-1-προπανόλη που αφυδραλογονώνεται σχηματίζοντας τελικά 2-αλομεθυλοπροπανάλη:

Επίδραση υδραζωτικού οξέος 

Με επίδραση υδραζωτικού οξέος (αντίδραση Achmidt) παράγεται μεθυλοπροπανονιτρίλιο και ισοπροπυλαμινομεθανάλη:

Προσθήκη αλκοολών 

Με προσθήκη αλκοόλης (ROH) παράγεται αρχικά 1-αλκοξυ-2-μεθυλο-1-προπανόλη και έπειτα, με περίσσεια αλκοόλης 1,1-διαλκοξυ-2-μεθυλοπροπάνιο:

Αντίδραση Stracker 

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε μσθυλοπροπανάλη παράγεται αρχικά 2-αμινο-3-μεθυλοβουτανονιτρίλιο και στη συνέχεια, με υδρόλυση, βαλίνη (ένα πρωτεϊνικό αμινοξύ):

Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια 

Με επίδραση βουτανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά 2-ισοπροπυλοξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi)
:

Επίδραση καρβενίων 

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται 2-μεθυλοβουτανάλη, διμεθυλοπροπανάλη, μεθυλοβουτανόνη και ισοπροπυλοξιράνιο:

Πηγές 

 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
 Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.

Αναφορές και σημειώσεις 

Αλκανάλες
C4
Αρωματικές ύλες