1,3-πενταδιένιο

Το 1,3-πενταδιένιοΓια εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών. (αγγλικά: 1,3-pentadiene) είναι οργανική χημική ένωση, σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C5H8 και ημισυντακτικό τύπο CH3CH=CHCH=CH2. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκαδιενίων και στην κατηγορία των διενίων.

Το χημικά καθαρό 1,3-πενταδιένιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι  άχρωμο και εξαιρετικά εύφλεκτο υγρό.

Αναφέρεται, επίσης, ως πιπερυλένιο, επειδή είναι παράγωγο της πιπερίνης.C. Schotten: Beitrag zur Kenntniss des Piperidins. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 15, 1882, S. 421–427, doi:10.1002/cber.18820150186.

 Δομή 
Η εναλλαγή δύο (2) διπλών και ενός (1) ενδιάμεσου απλού δεσμού άνθρακα - άνθρακα σχηματίζουν ένα συζευγμένο σύστημα.

Τα τέσσερα (4) συνολικά άτομα άνθρακα, που σχηματίουν το συζευγμένο σύστημα, μαζί με συνολικά πέντε (5) άτομα υδρογόνου και το άτομο άνθρακα του μεθυλίου, είναι όλα συνεπίπεδα. Τα άτομα άνθρακα #1 - #4 βρίσκονται σε sp² υβριδισμό, ενώ το #5 σε sp³.  Οι γωνίες στο συζευγμένο σύστημα είναι  περί τις 120°. Η περιστροφή των δεσμών C=C απαιτεί (σχετικά) υψηλή ποσότητα ενέργειας, γιατί απαιτεί την (προσωρινή) διάσπαση του π-δεσμού. Η περιοχή των διπλών δεσμών χαρακτηρίζεται από (σχετικά) υψηλή ηλεκτρονιακή πυκνότητα, που επομένως είναι ευάλωτη σε επιδράσεις ηλεκτρονιόφιλων. Πολλές αντιδράσεις του 1,3-πενταδιενίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του 1,3-πενταδιενίου.
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.Δεσμοίτύπος δεσμούηλεκτρονική δομήΜήκος δεσμούΙονισμόςC#5-Hσ2sp3-1s109 pm3% C- H+C#1-H
C#2-H

C#3-H

C#4-Hσ2sp2-1s108,7 pm3% C- H+C#5-C#4σ2sp3-2sp2151 pmC#1=C#2σ
π2sp2-2sp2
2p-2p134 pmC#3=C#4σ
π2sp2-2sp2
2p-2p134 pmΚατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριοC#5 -0,09C#1 -0,06C#2
C#3

C#4 -0,03H +0,03

 Παραγωγή 
Συνήθως, λαμβάνεται ως παραπροϊόν της παραγωγής αιθυλενίου από το αργό πετρέλαιο, από την καύση βιομάζας,  από επεξεργασία αποβλήτων, και από καυσαέρια καύσης.

 Εναλλακτικές μέθοδοι 

 Με ανοικοδόμιση ανθρακικής αλυσίδας 
Αντίδραση ζεύγους 1-αλοπροπενίου (CH2CH=CHX)  - βινυλολιθίου (CH2=CHLi) ή 1-προπενυλολιθίου  (CH2CH=CHLi)  - βινυλαλογονιδίου (CH2=CHX):ἠ

 Με αφυδάτωση διόλης 
Με ενδομοριακή αφυδάτωση (δύο ισοδυνάμων νερού, H2O) 1,4-πεντανοδιόλης παράγεται (κυρίως) 1,3-πενταδιένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηηλές θερμοκρασίες, >150 °CΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.:

 Με απόσπαση υδραλογόνου 
Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων υδραλογόνου (HX) από 1,4-διαλοπεντάνιο παράγεται (κυρίως) 1,3-πενταδιένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.:

 Με απόσπαση αλογόνου 
Με απόσπαση δύο (2) ισοδυνάμων αλογόνου (X2) από 1,2,3,4-τετραλοπεντάνιο παράγεται 1,3-πενταδιένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.:

 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 
 Εμφανίζει όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακόρεστων υδρογονανθράκων.
 Επειδή έχει δύο (2) διπλούς δεσμούς, υπάρχει η δυνατότητα για δύο (2) αντιδράσεις προσθήκης. Η προσθήκη που γίνεται πρώτη είναι (συνήθως) η 1,4-. αλλά, με διαφοροποίηση των συνθηκών, είναι δυνατό να προηγηθεί η 1,2- ή και η 3,4- προσθήκη. Για λόγους απλοποίησης παρακάτω εφαρμόζεται μόνο η πιο συνηθισμένη 1,4-προσθήκη.

 Καύση 
 Με το οξυγόνο (O2) του αέρα καίγεται παρέχοντας φλόγα εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας:

 Οζονόλυση 
Με επίδραση όζοντος (O3, οζονόλυση) σε 1,3-πενταδιένιο, παράγεται ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε μεθανάλη, αιθανάλη και γλυοξάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.10.:

 Διυδροξυλίωση 
 Η διυδροξυλίωση 1,2-πενταδιενίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.:
1. Η επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγει 3-πεντενο-1,4-διόλη:2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου (Η2Ο2) παράγει 3-πεντενο-1,4-διόλη:3. Η μέθοδος Σάρπλες (Sharpless) παράγει 3-πεντενο-1,4-διόλη:4. Η μέθοδος Γούντγαρντ (Woodward) παράγει 3-πεντενο-1,4-διόλη:

5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,5-διυδροξυλίωση με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 1,3-πενταδιένιο, παρουσία νερού (H2O). Αντίδραση Πρινς (Prins). Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 3-εξενενο-1,5-διόλη:

 Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου 
Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγεται τελικά αιθανικό οξύ και διοξείδιο του άνθρακαΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.8.:
 Ενδιάμεσα παράγονται μεθανικό οξύ και οξαλικό οξύ :

 Ενυδάτωση 
1. Επίδραση θειικού οξέος (H2SO4) και στη συνέχεια νερού (H2O, ενυδάτωση). Παράγεται 3-πεντεν-2-όληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.3.:2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2). Παράγεται τρι(2-πεντενυλο)βοράνιο και στη συνέχεια 2-πεντεν-1-όληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.:
 Προσθήκη διβορανίου (B2H4) έχει το ίδιο αποτέλεσμα.
3. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Πρινς (Prins)  με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε προπαδιένιο απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 2,4-εξαδιεν-1-όλη:

 Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως 
Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε 1,3-πενταδιένιο παράγεται 5-αλο-3-πεντεν-2-όληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4.:
 Η παραπάνω αντίδραση ισχύει όταν X: Cl, Br και I. Αν X = F, παράγεται 4-φθορο-2-πεντεν-1-όλη:

 Καταλυτική υδρογόνωση 
Με καταλυτική υδρογόνωση 1,3-πενταδιενίου σχηματίζεται αρχικά 2-πεντένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου) πεντάνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.:

 Αλογόνωση 
1. Με προσθήκη αλογόνου (X2, αλογόνωση) σε 1,3-πενταδιένιο έχουμε προσθήκη στους διπλούς δεσμούς. Παράγεται αρχικά 1,4-διαλο-2-πεντένιο και στη συνέχεια, με περίσσεια αλογόνου, 1,2,3,4-τετραλοπεντάνιο. 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 τους διπλούς δεσμούς. Παράγεται 5-αλο-1,3-πενταδιένιο: Π.χ.:
 Η αλλυλική υποκατάσταση ευνοείται με ορισμένα ειδικά αντιδραστήρια αλογόνωσης ή σε υψηλές θερμοκρασίες.

 Υδραλογόνωση 
Με προσθήκη υδραλογόνων (HX, υδραλογόνωση) σε 1,3-πενταδιένιο παράγεται αρχικά 2-αλο-3-πεντένιο και στη συνέχεια, με περίσσεια υδραλογόνου, (κυρίως) 2,3-διαλοπεντάνιο, αλλά συμπαράγεται σημαντική ποσότητα 2,4-διαλοπεντανίου:Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1.

 Υδροκυάνωση 
Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN, υδροκυάνωση) σε 1,3-πενταδιένιο παράγεται 2-μεθυλο-3-βουτενoνιτρίλιο:

 Καταλυτική αμμωνίωση 
1. Προσθήκη αμμωνίας (NH3). Παράγεται αρχικά 3-πεντεν-2-αμίνη:

 Εφαρμογές 
Το πιπερυλένιο χρησιμοποιείται ως μονομερές για την παραγωγή πλαστικών, κολλών και ρητινών.Piperylene  at Shell Chemicals. Retrieved 2009-05-19.

 Περιβάλλον 
Μετά την απελευθέρωσή του στο υδάτινο περιβάλλον αναμένεται να προσροφά αιωρούμενα σωματίδια (SPM) , με βάση την εκτιμώμενη  τιμή KOC.

 Δείτε επίσης 
 1,3-βουταδιένιο
 Kυκλοπενταδιένιo
 Ισοπρένιο

 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

  Αναφορές και σημειώσεις 

Κατηγορία:Αλκαδιένια
Κατηγορία:C5