2-πεντένιο

Το 2-πεντένιοΓια εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.  (αγγλικά: 2-pentene) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C5H10 και ημισυντακτικό τύπο CH3CH2CH=CHCH3  Βρίσκεται σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή αλκένια, το 2Ε-πεντένιο και το 2Ζ-πεντένιο. Αμφότερα είναι μέλη της ομόλογης σειράς των αλκενίων.

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

Τα δύο (2) γεωμετρικά ισομερή μπορούν να διαχωριστούν με κλασματική κρυστάλλωση, λόγω σημαντικής διαφοράς των θερμοκρασιών τήξης τους (40°C).

 Ονοματολογία 

Η ονομασία «2-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 (2-), του διπλού δεσμού του, γιατί υπάρχει και άλλη δυνατή και μη ισοδύναμη θέση.

 Δομή 

Αυτός ο υδρογονάνθρακας έχει μόριο που δομικά αποτελείται από δύο (2) άτομα υδρογόνου, ένα αιθύλιο και ένα μεθύλιο ενωμένα με ένα ζεύγος ατόμων άνθρακα που συνδέονται μεταξύ τους με ένα διπλό δεσμό. Τα έξι (6) συνολικά άτομα [2 υδρογόνου + 4 (τα 2 με το διπλό δεσμό + το πρώτο άτομο άνθρακα από το αιθύλιο + το άτομο άνθρακα από το μεθύλιο)] 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 2-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 προπενίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του 2-πεντενίου.

ΔεσμοίΤα 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.Δεσμόςτύπος δεσμούηλεκτρονική δομήΜήκος δεσμούΙονισμόςC#1,#4,#5-Hσ2sp3-1s109 pm3% C- H+C#2,#3-Hσ2sp2-1s108,7 pm3% C- H+C#1-C#2σ2sp3-2sp2151 pmC#3-C#4σ2sp3-2sp2151 pmC#4-C#5σ2sp3-2sp3154 pmC=Cσ2sp2-2sp2133,9 pmC=Cπ2p-2p133,9 pmΚατανομή φορτίωνσε ουδέτερο μόριο C#1,#5-0,09 C#4-0,06 C#2,#3-0,03 H+0,03

 Παραγωγή 

 Με πυρόλυση αλκανίων 

Με πυρόλυση αλκανίων (βιομηχανική μέθοδος) παράγονται μείγματα που περιέχουν και 2-πεντένιοΣημείωση: Όταν αναφέρεται 2-πεντένιο παρακάτω, εννοειίται μίγμα των δυο γραμμικών ισομερών, εκτός αν σαφώς αναφέρεται ένα συγκεκριμένο από αυτά.. Π.χ.:

 Με αφυδάτωση αλκανολών 

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-πεντανόλης παράγεται 2-πεντένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, >150 °CΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.:

 Με απόσπαση υδραλογόνου 

Με απόσπαση υδραλογόνου (HX) από 2-αλοπεντάνιο παράγεται 2-πεντένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.:

 Με απόσπαση αλογόνου 

Με απόσπαση αλογόνου (X2) από 2,3-διαλοπεντάνιο παράγεται 2-πεντένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.:

 Με μερική καταλυτική υδρογόνωση 

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση 2-πεντινίου παράγεται 2-πεντένιο, και μάλιστα στερεοειδικά, δηλαδή με δυνατότητα παραγωγής του ενός ή του άλλου γεωμερικού ισομερούς, ανάλογα με τη χρήση των αντιδραστηρίωνΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.158, §6.9.4.:1.

2. 

 Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων σε καρβονυλικές ενώσεις 

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίου σε αιθανάλη (μέθοδος Βίττινγκ, Wittig reaction) παράγεται 2-πεντένιο. Π.χ.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.4.:

 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 

 Τέλεια καύση 

 Ενυδάτωση 

1. Επίδραση θειικού οξέος (H2SO4) και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση). Παράγεται  ισομοριακό μείγμα Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.3.Η πεντανόλη-3 υπερέχει ελάχιστα.:

2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2O2). Παράγεται ισομοριακό μείγμα 2-πεντανόλης και 3-πεντανόληςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.Η πεντανόλη-2 υπερέχει ελάχιστα.:

 Προσθήκη διβορανίου(6) (B2H6) έχει το ίδιο αποτέλεσμα.
3. Αντίδραση με οξικό υδράργυρο [(CH3COO)2Hg] και έπειτα αναγωγή. Παράγεται ισομοριακό μείγμα 2-πεντανόλης και 3-πεντανόλης:

4. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Πρινς (Prins) με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 2-πεντένιο, απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει ισομοριακό μείγμα 2-μεθυλο-2-πεντεν-1-όλης και 2-αιθυλο-2-βουτεν-1-όλης:


 Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως 

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε 2-πεντένιο παράγεται ισομοριακό μείγμα 2-αλο-3-πεντανόλης και 3-αλο-2-πεντανόληςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4.:

 Το HOX παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:

 Καταλυτική υδρογόνωση 

Με καταλυτική υδρογόνωση 2-πεντενίου σχηματίζεται πεντάνιο. Π.χ.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.:

 Αλογόνωση 

1. Με προσθήκη αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε 2-πεντένιo έχουμε προσθήκη στο διπλό δεσμό. Παράγεται 2,3-διαλοπεντάνιο. Π.χ.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.2.:

2. Υποκατάσταση σε αλλυλική θέση, δηλαδή σε α θέση ως προς το διπλό δεσμό. Παράγεται (κυρίως) 4-αλο-2-πεντένιο:

 Η αλλυλική υποκατάσταση ευνοείται με ορισμένα ειδικά αντιδραστήρια αλογόνωσης ή σε υψηλές θερμοκρασίες.

 Υδραλογόνωση 

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε 2-πεντένιoΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1. παράγεται σχεδόν ισομοριακό μείγμα 2-αλοπεντανίου και 3-αλοπεντανίου:

1. Με τον πολικό μηχανισμό:

2. Με το μηχανισμό ελευθέρων ριζών:

 Καταλυτική αμμωνίωση 

1. Προσθήκη αμμωνίας (NH3). Παράγεται ισομοριακό μείγμα 2-πενταναμίνης και 3-πενταναμίνης:

 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 ισομοριακό μείγμα N-αλκυλο-2-πενταναμίνης και N-αλκυλο-3-πενταναμίνης. Π.χ. με μεθυλαμίνη παράγεται ισομοριακό μείγμα N-μεθυλο-2-πενταναμίνης και N-μεθυλο-3-πενταναμίνης:

3. Προσθήκη δευτεροταγούς αμίνης. Παράγεται ισομοριακό μείγμα N,N-διαλκυλο-2-πενταναμίνης και N,N-διαλκυλο-3-πενταναμίνης. Π.χ. με διμεθυλαμίνη παράγεται ισομοριακό μείγμα N,N-διμεθυλο-2-πενταναμίνης και N,N-διμεθυλο-3-πενταναμίνης:

 Καταλυτική φορμυλίωση 

Με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε 2-πεντένιο παράγεται ισομοριακό μείγμα 2-μεθυλοπεντανάλης και 2-αιθυλοβουτανάλης. Π.χ.:

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

 Προσθήκη αλδεΰδών ή κετονών κατά Prins 

Με επίδραση περίσσειας αλδευδών ή κετονών σε 2-πεντένιο απουσία νερού, σε χαμηλή θερμοκρασία παράγεται παράγωγο διοξανίου. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται ισομοριακό μείγμα 4-αιθυλο-5-μεθυλο-1,3-διοξάνιου και 5-αιθυλο-4-μεθυλο-1,3-διοξάνιου: 
100 px 100 px

 Διυδροξυλίωση 

Η διυδροξυλίωση 2-πεντενίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.: 1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4). Παράγει 2,3-πεντανοδιόλη:

2. Επίδραση καρβονικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου (H2O2). Παράγει 2.3-πεντανοδιόλη:

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

4. Μέθοδος Γούντγαρντ (Woodward). Παράγει 2,3-πεντανοδιόλη:

5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,3-διυδροξυλίωση με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 2-πεντένιο, παρουσία νερού. Αντίδραση Πρινς (Prins). Π.χ. με μεθανάλη παράγεται ισομοριακό μείγμα  2-μεθυλο-1,3-πεντανοδιόλης και 2-αιθυλο-1,3-βουτανοδιόλης:


 Οζονόλυση 

Με επίδραση όζοντος (Ο3, οζονόλυση) σε 2-πεντένιο, παράγεται ασταθές οζονίδιο, που τελικά διασπάται σε αιθανάλη και προπανάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.10.:


 Αλλυλική οξείδωση 

Με επίδραση διοξειδίου του σεληνίου (SeO2) σε 2-πεντένιο παράγεται (κυρίως) 3-πεντεν-2-όλη:

 Η μέθοδος αυτή ονομάζεται αλλυλική οξείδωση.

 Αντίδραση Diels–Adler 

Κατά την επίδραση αλκαδιενίου (διένιου) σε 2-πεντένιo (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη (αντίδραση Ντιλς-Άλντερ) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγου κυκλοεξενίου. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο παίρνουμε ισομοριακό μείγμα από 4-αιθυλο-5-μεθυλοκυκλοεξένιο και 5-αιθυλο-4-μεθυλοκυκλοεξένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 160, §6.10.2.:
100 px 100 px

 Αντίδραση Pauson-Khand 

Κατά την επίδραση αλκίνια και μονοξειδίου του άνθρακα σε 2-πεντένιο έχουμε την ονομαζόμενη αντίδραση Pauson-Khand που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοπεντόνης. Π.χ. με αιθίνιο παράγεται σχεδόν ισομοριακό μείγμα από 4-αιθυλο-5-μεθυλο-2-κυκλοπεντενόνη και 5-αιθυλο-4-μεθυλο-2-κυκλοπεντενόνη:
 100 px 100 px

 Προσθήκη καρβενίων 

Κατά την προσθήκη μεθυλενίου σε 2-πεντένιο σχηματίζεται 1-αιθυλο-2-μεθυλοκυκλοπροπάνιο. Ταυτόχρονα όμως γίνονται και αντιδράσεις παρεμβολής στους δεσμούς C-H, οπότε παράγονται και εξένιαΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.7., σελ. 155, §6.7.3.:
 200 px

 Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:
1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#1H2-H. Παράγει 3-εξένιο.
2. Παρεμβολή στον (1) δεσμό C#2H2-H. Παράγει 2-μεθυλο-2-πεντένιο.
3. Παρεμβολή στον (1) δεσμό C#3H2-H. Παράγει 3-μεθυλο-2-πεντένιο.
4. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς CH-H. Παράγει 4-μεθυλο-2-πεντένιο.
5. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#5H2-H. Παράγει 2-μεθυλο-1-προπυλοκυκλοπροπάνιο
6. Προσθήκη στον (ένα διπλό) δεσμό: 1.

Προκύπτει επομένως μείγμα 3-εξενίου ~27%, 2-εξενίου ~27%, 4-μεθυλο-2-πεντενίου ~18%, 2-μεθυλο-2-πεντενίου ~9%, 3-μεθυλο-2-πεντενίου ~9% και 1-αιθυλο-2-μεθυλοκυκλοπροπανίου ~9%.
 Με τη χρήση διιωδομεθανίου (CH2I2) και ψευδαργύρου (Zn) επικρατεί η προσθήκη, οπότε είναι:
 200 px

 Καταλυτική προσθήκη οξυγόνου 

Κατά την καταλυτική προσθήκη οξυγόνου σε 2-πεντένιο σχηματίζεται 2-αιθυλο-3-μεθυλοξιράνιο. Π.χ.:
 100 px

 Πολυμερισμός 

Διακρίνονται τα ακόλουθα είδη πολυμερισμού 2-πεντενίου, που όλα παράγουν β-πολυπεντυλένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.11.:1. Κατιονικός. Π.χ.:

2.. Ελευθέρων ριζών. Π.χ.:

 Όπου v ο βαθμός πολυμερισμού.

 Φωτοχημικός διμερισμός 

Κατά το φωτοχημικό διμερισμό 2-πεντενίου σχηματίζεται 1,3-διαιθυλο-2,4-διμεθυλοκυκλοβουτάνιο. Π.χ.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.12.:
 100 px

 Φωτοχημική προσθήκη αλδεϋδών ή κετονών 

Με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 2-πεντένιο απουσία νερού σχηματίζονται και φωτοχημικά παράγωγα οξετανίου (Αντίδραση Πατέρνο - Μπουχί, Paterno–Büchi). Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 3-αιθυλο-2-μεθυλοξετάνιο:
 100 px

 Αναφορές και σημειώσεις 

 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

Κατηγορία:Πεντένια