에테논

에테논(Ethenone)은 화학식  또는 를 갖는 유기 화합물인 케텐의 정식 명칭이다. 이것은 케텐 계열의 가장 단순한 구성원이다. 아세틸화의 중요한 시약이다.

 성질 
에테논은 반응성이 높은 기체(표준 조건에서)이며 날카롭고 자극적인 냄새가 난다. 저온(-80°C)에서만 상당히 안정하다. 따라서 매번 사용을 위해 준비하고 즉시 처리해야 하며, 그렇지 않으면 다이케텐으로 이합체화되거나 다루기 어려운 중합체가 형성된다. 이산화 황을 첨가하여 중합을 줄일 수 있다. 누적 이중 결합으로 인해 H-산성 화합물에 쉽게 첨가되어 예를 들어 물과 반응하여 아세트산을 형성하고 일차 아민 또는 이차 아민과 반응하여 해당 아세트아마이드를 생성한다.

 제조 
에테논은 트라이에틸 포스페이트를 촉매로 사용하여 700~750°C에서 아세트산을 열탈수하여 생산된다.

또한 실험실 규모에서는 아세톤의 열분해를 통해 600–700 °C에서 생산되었다.

이 반응은 슈미들린 케텐 합성이라고 불린다.

실험실 규모에서는 200 °C 이상의 온도에서 멜드럼산의 열분해를 통해 생성될 수 있다.
 역사 
에테논은 1907년 N. T. M. 윌스모어가 뜨거운 백금선 위에서 아세톤 또는 아세트산 무수물 증기를 열분해하여 처음 생산했으며, 이 장치는 나중에 찰스 D. 허드에 의해 "허드 램프" 또는 "케텐 램프"로 개발되었다. 이 장치는 가열된 아세톤 플라스크에서 증기를 생성하고, 이 증기는 전기적으로 빨갛게 가열된 금속 필라멘트에 의해 열분해되며, 응축기가 반응하지 않은 아세톤을 끓는 플라스크로 되돌려 보낸다. 다른 가열 방법도 사용되었으며, 아세트산 무수물 합성을 위한 케텐의 산업적 생산을 위해 더 큰 규모로 유사한 방법이 사용되었다.K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, "Taschenbuch der Chemie", 20. Aufl. 2006, .

에테논은 헤르만 슈타우딩거가 브로모아세틸 브로마이드와 금속 아연의 반응을 통해 동시에 발견했다.H. Staudinger  H. W. Klever (1908): "Keten. Bemerkung zur Abhandlung zur Abhandlung der HHrn. V.T. Wilsmore und A. W. Stewart". Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, volume 41, issue 1, pages 1516-1517. Tidwell, T. T. (2005), "Ein Jahrhundert Ketene (1905–2005): die Entdeckung einer vielseitigen Klasse reaktiver Intermediate". Angewandte Chemie, volume 117, pages 5926–5933.  아세트산의 탈수는 1910년에 보고되었다.J. Schmidlin, M. Bergman (1910): Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, volume 43, pages 2821- 


아세트산 무수물의 열분해도 기술되었다.Norman Thomas Mortimer Wilsmore (1907): "Keten". Journal of the Chemical Society, Transactions, volume 91, article CLXXXVIII (188), pages 1938-1941. 




 자연적 발생 
에테논은 우주 공간, 혜성 또는 성간매질의 일부로 가스에서 발생하는 것으로 관찰되었다.

 용도 
에테논은 아세트산으로부터 아세트산 무수물을 만드는 데 사용된다. 일반적으로 화학 화합물의 아세틸화에 사용된다.



에테논은 루이스산(AlCl3, ZnCl2 또는 BF3)과 같은 촉매 존재 하에 폼알데하이드와 반응하여 β-프로피오락톤을 생성한다.Hans-Jürgen Arpe, "Industrielle Organische Chemie", 6. Aufl., 2007, WILEY-VCH Verlag, Weinheim, . 에테논의 기술적으로 가장 중요한 용도는 장쇄 카복실산의 아연염 존재 하에 약 50 °C의 톨루엔에서 크로톤알데하이드와 반응하여 소르빈산을 합성하는 것이다. 이로 인해 3-하이드록시-4-헥세노산의 폴리에스터가 생성되며, 이는 열적으로 또는 가수분해적으로 소르빈산으로 탈중합된다.

에테논은 매우 반응성이 높아 친핵체와 반응하여 아세틸기를 형성하는 경향이 있다. 예를 들어, 물과 반응하여 아세트산을 형성하고,Tidwell, p. 11. 아세트산과 반응하여 아세트산 무수물을 형성하며, 암모니아와 아민과 반응하여 에탄아마이드를 형성하고,Tidwell, p. 560. 건조 할로젠화 수소와 반응하여 아세틸 할라이드를 형성한다.ChemSpider http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.9643.html

아세트산의 형성은 초기 1,1-다이하이드록시에텐의 형성으로 발생하며, 이는 최종 생성물을 주기 위해 타우토머화한다.

에테논은 또한 [2 + 2] 광환첨가 반응을 통해 자체적으로 반응하여 다이케텐으로 알려진 고리형 이합체를 형성한다. 이러한 이유로 장기간 보관해서는 안 된다.Christoph Taeschler :Ketenes, Ketene Dimers, and Related Substances, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2010

케텐 고리화첨가 반응은 제어하기 어려울 수 있다. 다이클로로케텐이 일반적으로 대신 사용되며, 이어서 아연-구리 커플로 탈할로젠화한다.McMurry, J. E.; Miller, D. D. Tetrahedron Lett. 1983, 24, 1885.
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 위험성 
고농도 노출은 사람에게 눈, 코, 목구멍, 폐와 같은 신체 부위에 자극을 유발한다. 쥐, 생쥐, 기니피그, 토끼를 대상으로 한 장기간의 독성 검사 결과, 새로 생성된 에테논 농도 0.2 mg/리터(116 ppm)에 10분간 노출되었을 때 작은 동물에서 높은 사망률을 보였다. 이러한 발견은 에테논이 포스젠과 독성학적으로 동일하다는 것을 보여준다.

일부 전자담배 액상 제품의 첨가제인 비타민 E 아세테이트의 열분해 시 케텐 형성은 전자담배 사용으로 인한 보고된 폐 손상의 한 가지 가능한 메커니즘이다.
여러 특허에서는 다양한 금속 또는 세라믹을 사용하여 카복실산 및 아세테이트로부터 케텐의 촉매 형성을 기술하고 있으며, 이들 중 일부는 전자담배 또는 전자담배 제품 사용 관련 폐 손상(EVALI) 환자의 전자담배 기기에서 발생하는 것으로 알려져 있다.U.S. patent No. 5475144. Catalyst and process for synthesis of ketenes from carboxylic acids. Dec 12, 1995. https://patents.google.com/patent/US5475144A/en

직업 노출 한계는 8시간 시간 가중 평균으로 0.5 ppm (0.9 mg/m3)으로 설정되어 있다.
IDLH 한계는 5 ppm으로 설정되어 있는데, 이는 인간에게 임상적으로 관련 있는 생리적 반응을 유발하는 가장 낮은 농도이기 때문이다.

 각주 

 문헌 
 Tidwell, Thomas T. Ketenes , 2nd edition. John Wiley & Sons, 2006, .

 외부 링크 

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