1-βουτίνιο

Το 1-βουτίνιοΓια εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών. (αγγλικά: 1-butyne) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C4H6 και ημισυντακτικό τύπο CH3CH2C≡CH. Είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και χημικά δραστικό αλκίνιο που χρησιμοποιείται ως πρόδρομη ένωση για τη σύνθεση άλλων οργανικών ενώσεων. Το χημικά καθαρό 1-βουτίνιο,  στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο αέριοLide, David R. (2008). CRC Handbook of Chemistry and Physics, 89th Edition. CRC Press. pp. 3–84. ISBN 978-0-8493-0488-0..

 Ισομέρεια 
Με βάση τον παραπάνω αναφερόμενο χημικό τύπο του,  έχει τα ακόλουθα οκτώ (8) ισομερή θέσης:
 Το 2-βουτίνιο: Ένα αλκίνιο.
 Το 1,2-βουταδιένιο: Ένα αλλένιο.
 Το 1,3-βουταδιένιο: Ένα συζυγές αλκαδιένιο.
 Το κυκλοβουτένιο: Ένα κυκλοαλκένιο.
 Το 1-μεθυλοκυκλοπροπένιο: Ένα κυκλοαλκένιο.
 Το 3-μεθυλοκυκλοπροπένιο: Ένα κυκλοαλκένιο.
 Το μεθυλενοκυκλοπροπάνιο: Ένα κυκλοαλκένιο.
 Το δικυκλοβουτάνιο: Ένα δικυκλοαλκάνιο.

 Ονοματολογία 

Η ονομασία «1-βουτίνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «βουτ-» δηλώνει την παρουσία τεσσάρων (4) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-ιν-» δείχνει την παρουσία ενός (1) τριπλού δεσμού μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες, δηλαδή ότι είναι υδρογονάνθρακας. Τέλος, ο αριθμός θέσης του τριπλού δεσμού («1-») προτάσσεται υποχρεωτικά στην ονομασία της ένωσης, ώστε η ένωση να διαχωρίζεται από την ισομερή της 2-βουτίνιο.

 Δομή 

Τα δύο (2) άτομα άνθρακα του τριπλού δεσμού, που περιέχει, βρίσκονται σε υβριδισμό sp και συνδέονται με σύστημα τριών (3) δεσμών, δηλαδή ένα (1) σ και δύο (2) π. Τα άλλα  δύο (2) άτομα άνθρακα βρίσκονται σε sp³ υβριδισμό. Οι π-δεσμοί στο μόριο του 1-βουτινίου είναι υπεύθυνοι για τη χρήσιμη χημική δραστικότητά του. Η περιοχή του τριπλού δεσμού χαρακτηρίζεται από (σχετικά) υψηλή ηλεκτρονιακή πυκνότητα, που επομένως είναι ευάλωτη σε επιδράσεις ηλεκτρονιόφιλων. Πολλές αντιδράσεις του 1-βουτινίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του 1-βουτινίουOrganic Chemistry 7th ed. by J. McMurry, Thomson 2008.
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-Hσ2sp-1s106 pm3% C- H+C#1≡C#2σ2sp-2sp120,6 pmC#1≡C#2π2py-2py120,6 pmC#1≡C#2π2pz-2pz120,6 pmC#2-#3σ2sp-2sp³147 pmC#3-#4σ2sp³-2sp³154 pmΚατανομή φορτίωνσε ουδέτερο μόριο C#4-0,09 C#3-0,06 C#1-0,03 C#20,00 H+0,03

 Παραγωγή 

 Με απόσπαση υδραλογόνων 

Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων υδραλογόνου από 1,1-διαλοβουτάνιο, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), παράγεται 1-βουτίνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.4.3.:

 Με απόσπαση αλογόνων 

Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων αλογόνου από 1,1,2,2-τετραλοβουτάνιο, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται 1-βουτίνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.:

 Με αιθυλίωση αιθινίου 

Το αιθινικό νάτριο μπορεί να αιθυλιωθεί με αιθυλαλογονίδιο, παράγοντας 1-βουτίνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.10α.:

 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 

 Εμφανίζει όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακόρεστων υδρογονανθράκων:

 Καύση 

 Με το οξυγόνο του αέρα καίγεται παρέχοντας κυανή φλόγα υψηλότατης θερμοκρασίας:

 Ενυδάτωση 

Με επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση) σε 1-βουτίνιο, παρουσία ιόντων υδραργύρου (Hg), παράγεται βουτανόνη (CH3CH2COCH3)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.3.:

 Ενδιάμεσα παράγεται 2-βουτεν-1-όλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε βουτανόνη .

 Προσθήκη υπαλογονώδους οξέος 

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) 1-βουτίνιο παράγεται 1-αλοβουτανόνηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4.:

 Ενδιάμεσα παράγεται 1-αλο-1-βουτεν-2-όλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε 1-αλοβουτανόνη.
Τα παραπάνω ισχύουν μόνο όταν το αλογόνο (X) είναι χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο, γιατί αν είναι φθόριο, τότε η προσθήκη είναι διαφορετική, με ενδιάμεσο προϊόν 2-φθορο-1-βουτεν-2-όλη και τελικό προϊόν 2-φθοροβουτανάλη:

 Καταλυτική υδρογόνωση 

Με καταλυτική υδρογόνωση 1-βουτίνιου σχηματίζεται αρχικά 1-βουτένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου) βουτάνιο.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.4α.:

 Αλογόνωση 

Με επίδραση αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε 1-βουτίνιο έχουμε προσθήκη στον τριπλό δεσμό. Παράγεται αρχικά 1,2-διαλο-1-βουτένιο
και στη συνέχεια (με περίσσεια αλογόνου) 1,1,2,2-τετραλοβουτάνιο.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.2.:

 Υδραλογόνωση 

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε 1-βουτίνιο παράγεται αρχικά 2-αλο-1-βουτένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδραλογόνου) 2,2-διαλοβουτάνιο.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.1.:

 Υδροκυάνωση 

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε 1-βουτίνιο παράγεται αιθυλοπροπενονιτρίλιο:

 Διυδροξυλίωση 

Η διυδροξυλίωση 1-βουτίνιου , αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2 και παράγει 1-υδροξυβουτανόνηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.:

1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) σε 1-βουτίνιο:

2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου σε 1-βουτίνιο:


 Ενδιάμεσα παράγεται 1-βουτεν-1,2-διόλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε 1-υδροξυβουτανόνη.

 Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου 

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) σε 1-βουτίνιο παράγεται 2-οξοβουτανικό οξύΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.8.:


 Προσθήκη αλκοολών 

Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε 1-βουτίνιο παράγεται 2-αλκοξυ-1-βουτένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.5.: 


 Προσθήκη καρβοξυλικών οξέων 

Με επίδραση καρβοξυλικών οξέων (RCOOH) σε 1-βουτίνιο παράγεται καρβοξυλικός αιθυλοβινυλεστέραςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.6.: 


 Οζονόλυση 

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε 1-βουτίνιο παράγεται αρχικά ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε 2-οξοβουτανάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.7α.:


 Όξινη συμπεριφορά 
1. Αντιδρά με το νατραμίδιο (NaNH2), σε υγρή αμμωνία, σχηματίζοντας βουτινικό νάτριοMidland, M. M.; McLoughlin, J. I.; Werley, Ralph T. (Jr.) (1990), "Preparation and Use of Lithium Acetylide: 1-Methyl-2-ethynyl-endo-3,3-dimethyl-2-norbornanol", Org. Synth. 68: 14; Coll. Vol. 8: 391. Προσαρμογή για 1-βουτίνιο.:

2. Αντιδρά με το βουτυλολίθιο, σε ψυχρό τετραϋδροφουράνιο, σχηματίζοντας βουτινικό λίθιο:

3. Με επίδραση μεταλλικού νατρίου σε 1-βουτίνιο παράγεται βουτινικό νάτριο:

 Το βουτανικό νάτριο αποτελεί πρώτη ύλη για την παραγωγή άλλων παραγώγων με τριπλό δεσμό, γιατί αντιδρά με αλκυλαλογονίδια (RX):


4. Με επίδραση ιόντων αργύρου (Ag+) και παρουσία αμμωνίας (NH3) παράγεται ένα λευκό στερεό, ο βουτινικός άργυροςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.10β.:


5. Με επίδραση ιόντων μονοσθενούς χαλκού (Cu+) και παρουσία αμμωνίας (NH3) παράγεται ένα κεραμιδί στερεό, ο βουτινικός χαλκόςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.10γ.:


 Οι αντιδράσεις #4 και #5 χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της ομάδας -C≡CH.

 Χημεία Reppe 

Ο Γουώλτερ Ρέππε (Walter Reppe) ανακάλυψε ότι, παρουσία διαφόρων καταλυτών, το 1-βουτίνιο μπορεί να αντιδράσει με διάφορα αντιδραστήρια παράγοντας μια ευρεία ποικιλία βιομηχανικά σημαντικών χημικώνPässler, Peter; Hefner, Werner; Buckl, Klaus; Meinass, Helmut; Meiswinkel, Andreas; Wernicke, Hans-Jürgen; Ebersberg, Günter; Müller, Richard; Bässler, Jürgen; Behringer, Hartmut; Mayer, Dieter (2008). "Acetylene". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a01_097.pub3. ISBN 3527306730.. Article Online Posting Date: 15 October 2008. Το χημικά καθαρό αιθίνιο είναι άοσμο, αλλά το εμπορικού βαθμού καθαρότητας αιθίνιο έχει μια χαρακτηριστική οσμή, εξαιτίας προσμείξεωνCompressed Gas Association (1995) Material Safety and Data Sheet – Acetylene.Reppe, Walter; Kutepow, N; and Magin, A (1969). "Cyclization of Acetylenic Compounds". Angewandte Chemie International Edition in English 8 (10): 727–733. doi:10.1002/anie.196907271. Retrieved 26 December 2013..

1. Με αλκοόλες (ROH), με το υδροκυάνιο (HCN), με το υδροχλώριο (HCl) και με καρβοξυλικά οξέα (RCOOH), το 1-βουτίνιο παράγει αιθυλοβινυλενώσεις (δηλαδή ενώσεις γενικού τύπου AC(CH2CH3)=CH2): 

2. Με αλδεΰδες (RCHO) δίνει (1-βουτινυλ)όλες, σύμφωνα με την αντίδραση Φαβόρσκιυ (Favorskii reaction):

3. Με αντίδραση 1-βουτινίου με μονοξείδιο του άνθρακα και νερό ή αλκοόλη παράγεται αιθυλοπροπενικό οξύ ή αιθυλοπροπενικός εστέρας, αντιστοίχως, που χρησιμοποιούνται, με τη σειρά τους, για την παραγωγή ακρυλικού γυαλιού και άλλων ακρυλικών προϊόντωνTakashi Ohara, Takahisa Sato, Noboru Shimizu, Günter Prescher, Helmut Schwind, Otto Weiberg, Klaus Marten and Helmut Greim (2003). "Acrylic Acid and Derivatives". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry: pg. 7. doi:10.1002/14356007.a01_161.pub2. Retrieved 26 December 2013.:

4. Με κυκλοποίηση (μαζί με ολιμερισμό) 1-βουτινίου παράγονται το 1,3,5-τριαιθυλοβενζόλιο, το 1,3,5,7-τετραιθυλοκυκλοοκτατετραένιο και η 2,5-διαιθυλυδροκινόνηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.11γ.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.11δ.: 
 120 px

120 px

120 px

 Προσθήκη καρβενίων 

Κατά την προσθήκη μεθυλενίου σε 1-βουτίνιο σχηματίζονται 1-πεντίνιο, μεθυλοβουτίνιο, 2-πεντίνιο και 1-αιθυλοκυκλοπροπένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.7., σελ. 155, §6.7.3, R = CH2=CH:
 120 px

 Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:
1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C4-H: Προκύπτει 1-πεντίνιο, ένα αλκίνιο.
2. Παρεμβολή στους τρεις (2) δεσμούς C3-H: Προκύπτει μεθυλοβουτίνιο, ένα αλκίνιο.
3. Παρεμβολή στον έναν (1) δεσμό C1-H: Προκύπτει 2-πεντίνιο, ένα αλκίνιο.
4. Προσθήκη στον έναν (1) τριπλό δεσμό: Προκύπτει 1-αιθυλοκυκλοπροπένιο, ένα κυκλοαλκένιο.

 Προκύπτει επομένως μείγμα 1-πεντινίου ~43%, μεθυλο-1-βουτινίου ~29%, 2-πεντινίου ~14% και 1-αιθυλοκυκλοπροπενίου ~14%.
 Με τη χρήση μεθυλενοδιιωδιδίου (CH2I2) και ψευδαργύρου (Zn) επικρατεί η προσθήκη, οπότε είναι:
 120 px

 Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές 

 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
 NIST Chemistry WebBook page for 1-butyne

Κατηγορία:Αλκίνια
Κατηγορία:C4