Βαλερικό οξύ

Το βαλερικό οξύ (αγγλικά valeric acid) είναι οργανική χημική ένωση με μοριακό τύπο C5H10O2, αν και συνηθέστερα παριστάνεται με τον ημισυντακικό του τύπο CH3(CH2)3CO2H. Πιο συγκεκριμένα, το βαλερικό οξύ είναι αλκανικό οξύ, δηλαδή αλειφατικό κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ, «ευθείας αλυσίδας». Όπως και τα υπόλοιπα (σχετικά) χαμηλής μοριακής μάζας καρβοξυλικά οξέα, το βαλερικό οξύ έχει πολύ δυσάρεστη οσμή. Βρίσκεται με φυσικό τρόπο στο πολυετές ανθοφόρο φυτό βαλεριάνα (Valeriana officinalis), από το οποίο προέρχεται και η εμπειρική ονομασία του (βαλερικό οξύ). Η κύρια εφαρμογή του είναι η σύνθεση εστέρων του, οι οποίοι έχουν ευχάριστες οσμές, αντίθετα από το «μητρικό» τους οξύ (βαλερικό οξύ), οπότε χρησιμοποιούνται σε αρώματα και κοσμητικά. Επίσης, ο βαλερικός αιθυλεστέρας (BuCOOEt) και ο βαλερικός πεντυλεστέρας (BuCOOCH2Bu) χρησιμοποιούνται ως προσθετικά τροφίμων, δίνοντάς τους φρουτώδη αρώματα.

Το βαλερικό οξύ φαίνεται να έχει παρόμοια δομή με το 4-υδροξυβουτανικό οξύ και με το νευροδιαβιβαστή 4-αμινοβουτανικό οξύ, αντιστοίχως, στο ότι είναι ένα μικρής αλυσίδας καρβοξυλικό οξύ, παρόλο που το βαλερικό οξύ δεν περιέχει υδροξυλομάδα ή αμινομάδα, όπως το 4-υδροξυβουτανικό οξύ και το 4-αμινοβουτανικό οξύ, που συνεισφέρουν σε βιολογικές δραστηριότητες, αντίστοιχα. Διαφέρει, όμως, από το βαλπροϊκό οξύ, στο ότι δεν περιέχει διακλάδωση τριών ατόμων άνθρακα.

Το μεβαλονικό οξύ [HOCH2CH2C(OH)(CH3)CH2COOH] παράγεται από το βαλερικό οξύ, με μεθυλίωση [και δύο (2) υδροξυλιώσεις].

 Δομή 

ΔεσμοίΤα δεδομένα προέρχονταιεν 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#2-#5-Hσ2sp3-1s109 pm3% C- H+C2#-C3σ2sp3-2sp3154 pmC#3-C4σ2sp3-2sp3154 pmC#4-C5σ2sp3-2sp3154 pmC#2-C1σ2sp3-2sp2151 pmC=Oσ2sp2-2sp2132 pm19% C+ O-π2p-2pC-Oσ2sp2-2sp3147 pm19% C+ O-O-Hσ2sp3-1s96 pm32% O- H+ΓωνίεςHCH109°28'HCC109°28'CCO120°COO120°OCO120°COH104,45°Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίοΥπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα Ο (OH)-0,51Ο (=O)-0.38C#5-0,09C#2-#4-0,06Η (HC)+0,03Η (OH)+0,32C#1+0,57

 Παραγωγή 

 Με καρβοξυλίωση βουτυλαλογονιδίων 

Με καρβοξυλίωση με διοξείδιο του άνθρακα (CO) βουτυλαλογονιδίων (CH3CH2CH2CH2X), μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων (αντιδραστήρια Grignard) παράγεται βαλερικό οξύΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.1.:

 Με υδρόλυση πεντανονιτριλίου 

Με υδρόλυση πεντανονιτριλίου (CH3CH2CH2CH2CN) σε όξινο περιβάλλον παράγεται βαλερικό οξύΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.2.:

 Με οξείδωση 5-δεκενίου, 1-πεντανόλης ή πεντανάλης 

1. Με οξείδωση 5-δεκενίου (CH3CH2CH2CH2CH=CHCH2CH2CH2CH3) παράγεται βαλερικό οξύΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.3α.:

2. Με οξείδωση 1-πεντανόλης (CH3CH2CH2CH2CH2OH) παράγεται βαλερικό οξύΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.3β.:

3. Με οξείδωση πεντανάλης (CΗ3CH2CH2CH2CHO) παράγεται βαλερικό οξύ:

 Από προπυλομηλονικό οξύ 

Από προπυλομηλονικό οξύ [HOOCCH(CH2CH2CH3)COOH] παράγεται βαλερικό οξύΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.4.:

 Το προπυλομηλονικό οξύ μπορεί να παραχθεί από το μηλονικό οξύ ως εξής:

 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 

 ΄Οξινος χαρακτήρας και καρβονικά άλατα 

Το βαλερικό οξύ είναι ένα ασθενές μονοβασικό οξύ (pKa = 4,82), ασθενέστερο από τα περισσότερα ανόργανα οξέα. Τα εννέα (9) υδρογόνα του βουτυλίου δεν αντικαθιστώνται από μέταλλα, αλλά παρόλα αυτά το βαλερικό οξύ αντιδρά με ορισμένα μέταλλα και βάσεις σχηματίζοντας άλατα με σύγχρονη έκλυση υδρογόνου ή νερού αντίστοιχα:

(Αντίδραση διάστασης)

(Επίδραση μετάλλων ηλεκτροθετικότερων του υδρογόνου)(Αντίδραση εξουδετέρωσης)

 Αποκαρβοξυλίωση 

1. Με θέρμανση βαλερικού νατρίου παίρνουμε διοξείδιο του άνθρακα και βουτάνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3α.::

2. Με ηλεκτρόλυση βαλερικού νατρίου (μέθοδος Kolbe), παράγονται διοξείδιο του άνθρακα και οκτάνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3β.:

3. Με θέρμανση αλάτων του με ασβέστιο (ή βάριο) παράγεται 5-εννεανόνηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3γ.:

4. Με επίδραση βρωμίου σε βαλερικό άργυρο παράγεται βουτυλοβρωμίδιο - Αντίδραση HunsdieckerΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3δ.:

 Αναγωγή 

Τo βαλερικό οξύ ανάγεται με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) ή νατριοβοριοϋδρίδιο (NaBH4) προς 1-πεντανόληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.4.:

 Οξείδωση 

Τo βαλερικό οξύ οξειδώνεται σε βαλερικό υπεροξύ από το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), σε όξινο περιβάλλονΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.5α.:

 Εστεροποίηση 

 Με επίδραση αλκοολών παράγονται βαλερικοί εστέρεςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.8α.::

 Αλογόνωση 

1. Με επίδραση αλογόνων, πσρουσία ερυθρού φωσφόρου, παράγεται α-αλοβαλερικό οξύ:

2. Με επίδραση αλογονωτικών μέσων παράγονται πεντανυλαλογονίδιαΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.8β.::
α. Με SOCl2:

β. Με PCl5:

γ. Με PX3:

 Για το πεντανυλοφθορίδιο προτιμάται η υποκατάσταση σε πεντανυλοχλωρίδιο:

 Επίδραση καρβενίων 

Με επίδραση καρβενίων παράγεται ένα μίγμα προϊόντων. Π.χ. με μεθυλένιο έχουμε περίπου την παρακάτω στοιχειομετρική εξίσωση:

 Η παραπάνω στοιχειομετρική εξίσωση είναι άθροισμα κατά μέλη των ακόλουθων δράσεων:
 Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#5-H. Παράγεται εξανικό οξύ, ένα καρβονικό οξύ.
 Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#2-H. Παράγεται 2-μεθυλοβαλερικό οξύ, ένα καρβονικό οξύ.
 Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#3-H. Παράγεται 3-μεθυλοβαλερικό οξύ, ένα καρβονικό οξύ.
 Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#4-H. Παράγεται 4-μεθυλοβαλερικό οξύ, ένα καρβονικό οξύ.
 Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό O-H. Παράγεται βαλερικός μεθυλεστέρας, ο μεθυλεστέρας του βαλερικού οξέος.
 Προσθήκη στον ένα (1) δεσμό C=O. Παράγεται 2-βουτυλο-2-οξιρανόλη, μια ετεροκυκλική αλκοόλη.
 Συνολικά δηλαδή εννέα (11) παράγωγα προϊόντα, που είναι πρακτικά ισοδύναμα (σ' αυτήν την περίπτωση) σε παραγωγή, εξαιτίας της μεγάλης δραστικότητας του μεθυλενίου, που ως δίριζα κάνει σχεδόν απόλυτα κινητικές (δηλαδή όχι εκλεκτικές) τις αντιδράσεις του.

 Πηγές 
 Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
 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
 Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
 Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
 Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.

 Παραπομπές 

Κατηγορία:Αλκανικά οξέα
Κατηγορία:Λιπαρά οξέα
Κατηγορία:C5