1-επτένιο

Το 1-επτένιοΓια εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών. (αγγλικά: 1-hexene) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C7H14 και ημισυντακτικό τύπο CH3CH2CH2CH2CH2CH=CH2. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκενίων.

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

 Ονοματολογία 
Η ονομασία «1-επτένιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «επτ-» δηλώνει την παρουσία επτά (7) 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 (1-), του διπλού δεσμού του, γιατί υπάρχουν και άλλες δυνατές και μη ισοδύναμες θέσεις.

 Δομή 
Αυτός ο υδρογονάνθρακας έχει μόριο που αποτελείται από τρία (3) άτομα υδρογόνου και ένα πεντύλιο (-CH2CH2CH2CH2CH3) ενωμένα με ένα ζεύγος ατόμων άνθρακα, που συνδέονται μεταξύ τους με ένα διπλό δεσμό. Όλα αυτά τα έξι (6) συνολικά άτομα [3 υδρογόνου + 3 άνθρακα  (τα 2 με το διπλό δεσμό + το πρώτο άτομο άνθρακα από το πεντύλιο)] 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 1-επτενίου 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 1-επτενίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του 1-επτενίου.
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#3-H
C#4-H

C#5-H

C#6-H

C#7-Hσ2sp³-1s109 pm3% C- H+C#1-H
C#2-Hσ2sp²-1s108,7 pm3% C- H+C#3-C#2σ2sp³-2sp²151 pmC#3-C#4σ2sp³-2sp³154 pmC#4-C#5σ2sp³-2sp³154 pmC#5-C#6σ2sp³-2sp³154 pmC#6-C#7σ2sp³-2sp³154 pmC=Cσ
π2sp²-2sp²
2p-2p133,9 pmΚατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριοC#7 -0,09C#1,C#3
C#4,C#5,

C#6 -0,06C#2 -0,03H +0,03

 Παραγωγή 
Το 1-επτένιο συνήθως παράγεται από δύο (2) γενικές οδούς:

 Διαδικασία μέσω ολιγομερισμού του αιθενίου.
 Τεχνολογία σκοπού.

Μια μικρότερης χρήσης παραγωγική οδός για το 1-επτένιο, που χρησιμοποιείται εμπορικά αλλά σε μικρότερη κλίμακα, είναι η αφυδάτωση 1-επτανόλης.
 Με πυρόλυση αλκανίων 
Με πυρόλυση αλκανίων (βιομηχανική μέθοδος) παράγονται μείγματα που περιέχουν και 1-επτνιο. Π.χ.:

 Με αφυδάτωση αλκανόλης 

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 1-επτανόλης παράγεται 1-επτένιο. 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 1-αλεπτάνιο παράγεται 1-επτένιο:Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.

 Με απόσπαση αλογόνου 

Με απόσπαση αλογόνου (X2) από 1,2-διαλεπτάνιο παράγεται 1-επτένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.:

 Με μερική καταλυτική υδρογόνωση 

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση 1-επτινίου παράγεται 1-επτένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.158, §6.9.4.:

 Με θέρμανση τεταρτοταγών αμμωνιακών αλάτων 

Με θέρμανση τεταρτοταγών αμμωνιακών αλάτων [μέθοδος Χόφφμανν (Hoffmann)] παράγεται και 1-επτένιο. Π.χ.

 Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων σε καρβονυλικές ενώσεις 

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίου σε μεθανάλη [μέθοδος Βίττινγκ (Wittig)] παράγεται 1-εξένιο. Π.χ.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.4.:

 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 
 Ενυδάτωση 

1. Επίδραση θειικού οξέος (H2SO4) και στη συνέχεια νερού (H2O, ενυδάτωση). Παράγεται 2-επτανόληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.3.:

2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O).  Παράγεται αρχικά τρι(1-επτυλο)βοράνιο, και στη συνέχεια 1-επτανόληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.:

 Προσθήκη διβορανίου(6) (B2H6) έχει το ίδιο αποτέλεσμα.
3. Αντίδραση με οξικό υδράργυρο [(CH3CH2)2Hg] και έπειτα αναγωγή. Παράγεται 2-επτανόλη:

4. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Πρινς (Prins) με επίδραση αλδεϋδών ή κετονών σε 1-επτένιο, απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 2-οκτεν-1-όλη:

 Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως 

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε 1-επτένιο παράγεται 1-αλο-2-επτανόληΑσκήσεις 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 2-φθορο-1-επτανόλη:

 Καταλυτική υδρογόνωση 

Με καταλυτική υδρογόνωση 1-επτένιου σχηματίζεται επτάνιο. Π.χ.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.:

 Αλογόνωση 

1. Με προσθήκη αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε 1-επτένιο έχουμε προσθήκη στο διπλό δεσμό. Παράγεται 1,2-διαλεπτάνιο. 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 3-αλο-1-επτένιο: Π.χ.:

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

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε 1-επτένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1.:1. Με τον πολικό μηχανισμό. Παράγεται 2-αλεπτάνιο:

2. Με το μηχανισμό ελευθέρων ριζών. Παράγεται 1-αλεπτάνιο:

 Καταλυτική αμμωνίωση 

1. Προσθήκη αμμωνίας (NH3). Παράγεται 2-επταναμίνη. Π.χ.:

 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 δευτεροταγής αλκυλεξυλαμίνη. Π.χ. με μεθυλαμίνη παράγεται N-μεθυλο-2-επταναμίνη:

3. Προσθήκη δευτεροταγούς αμίνης. Παράγεται τριτοταγής διαλκυλεξυλαμίνη. Π.χ. με διμεθυλαμίνη παράγεται N,N-διμεθυλο-2-επταναμίνη:

 Καταλυτική φορμυλίωση 

Με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε 1-επτένιο παράγεται 2-μεθυλεπτανάλη ή οκτανάλη. Π.χ.:

 Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.
 Όπου . Εξαρτάται από την επιλογή του καταλύτη. Οι σχετικά ογκώδεις καταλύτες ευνοούν το δεύτερο παράγωγο.
 Προσθήκη αλδεϋδών ή κετονών κατά Prins 

Με επίδραση περίσσειας αλδεϋδών ή κετονών σε προπένιο απουσία νερού, σε χαμηλή θερμοκρασία παράγεται παράγωγο διοξανίου. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 4-πεντυλο-1,3-διοξάνιο και 5-πεντυλο-1,3-διοξάνιο: 
80 px  120 px 
 Διυδροξυλίωση 

Η διυδροξυλίωση 1-επτενίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη υπεροξείδιου του υδρογόνου (H2O2)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.: 1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4). Παράγει 1,2-επτανοδιόλη:

2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου (Η2Ο2). Παράγει 1,2-εξανοδιόλη:

3. Μέθοδος Σάρπλες (Sharpless). Παράγει 1,2-επτανοδιόλη:

4. Μέθοδος Γούντγαρντ (Woodward). Παράγει 1,2-επτανοδιόλη

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

 Οζονόλυση 

Με επίδραση όζοντος (Ο3, οζονόλυση) σε 1-επτένιο, παράγεται ενδιάμεσα ασταθές οζονίδιο, που τελικά διασπάται σε μεθανάλη και εξανάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.10.:

 Αντίδραση Diels–Adler 

Κατά την επίδραση αλκαδιενίου (διένιου) σε 1-επτένιο (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη (αντίδραση Ντιλς-Άλντερ) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγου κυκλοεξενίου. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο παίρνουμε 4-πεντυλοκυκλοεξένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 160, §6.10.2.:
 120 px 
 Αντίδραση Pauson-Khand 

Κατά την επίδραση αλκίνια και μονοξειδίου του άνθρακα (CO) σε 1-επτένιο έχουμε την ονομαζόμενη αντίδραση Παύσον-Χαντ (Pauson-Khand) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοπεντενόνης. Π.χ. με αιθίνιο παράγεται 4-βουτυλο-2-κυκλοπεντενόνη και 5-προπυλο-2-κυκλοπεντενόνη:
  80 px  120 px
 Προσθήκη καρβενίων 

Κατά την προσθήκη μεθυλενίου σε 1-επτένιο σχηματίζονται πεντυλοκυκλοπροπάνιο και μερικά ισομερή οκτένιαΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.7., σελ. 155, §6.7.3.:
 120 px

 Πιο συγκεκριμένα, επειδή η αντίδραση αυτή είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:
1. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#1H-H: Προκύπτει 2-οκτένιο, ένα αλκένιο.
2. Παρεμβολή στον έναν (1) δεσμό C-H: Προκύπτει 2-μεθυλο-1-επτένιο, ένα αλκένιο.
3. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#3H-H: Προκύπτει 3-μεθυλο-1-επτένιο, ένα αλκένιο.
4. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#4H-H: Προκύπτει 4-μεθυλο-1-επτένιο, ένα αλκένιο.
5. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#5H-H: Προκύπτει 5-μεθυλο-1-επτένιο, ένα αλκένιο.
6. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#6H-H: Προκύπτει 6-μεθυλο-1-επτένιο, ένα αλκένιο.
7. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς CH2-H: Προκύπτει 1-οκτένιο, ένα αλκένιο.
8. Προσθήκη στον έναν (1) διπλό δεσμό: Προκύπτει πεντυλοκυκλοπροπάνιο, ένα κυκλοαλκάνιο.

 Προκύπτει επομένως μείγμα από 1-οκτένιο 20%, 3-μεθυλο-1-επτένιο ~13%, 4-μεθυλο-1-επτένιο ~13%, 5-μεθυλο-1-επτένιο ~13%, 6-μεθυλο-1-επτένιο ~13%, 2-οκτένιο ~13%, 2-μεθυλο-1-επτένιο ~8% και πεντυλοκυκλοπροπάνιο ~8%.
 Με τη χρήση διιωδομεθανίου (CH2I2) και ψευδαργύρου (Zn) επικρατεί η προσθήκη, οπότε (κυρίως) είναι:
 120 px

 Αναφορές και σημειώσεις 

Κατηγορία:Αλκένια
Κατηγορία:C7