Προπένιο

Το **προπένιο** είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, δηλαδή υδρογονάνθρακας, με μοριακό τύπο **[[C3H6|C<sub>3</sub>H<sub>6</sub>]]** και ημισυντακτικό τύπο **CH<sub>3</sub>CH=CH<sub>2</sub>**. Πιο συγκεκριμένα, είναι το μέλος της ομόλογης σειράς των αλκενίων με τρία (3) άτομα άνθρακα. Το χημικά καθαρό προπένιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή θερμοκρασία 25&nbsp;°C και υπό πίεση 1 atm, είναι εξαιρετικά εύφλεκτο άχρωμο και άοσμο αέριο. Συνήθως μεταφέρεται και αποθηκεύεται σε υγρή μορφή υπό πίεση (όπως και το υγραέριο, του οποίου αποτελεί συστατικό), γιατί έτσι καταλαμβάνει πολύ μικρότερο όγκο (1 μέρος υγρού δίνει 250 μέρη αερίου) και αυτό διευκολύνει τη μεταφορά και τη χρήση του. Είναι πολύ λίγο διαλυτό στο νερό, αλλά διαλύεται εύκολα στην αιθανόλη.

## Παρουσία στον Τιτάνα

Το προπένιο βρίσκεται στη φύση της Γης ως παραπροϊόν των διεργασιών της βλάστησης και της ζύμωσης.

Το προπένιο ανακαλύφθηκε (σχετικά πρόσφατα) σε ίχνη στην κατώτερη ατμόσφαιρα του Τιτάνα. Πιο συγκεκριμένα, στις 30 Σεπτεμβρίου 2013, η NASA ανακοίνωσε ότι το διαστημικό όχημα Κασσίνι (*Cassini orbiter space craft*), τμήμα της αποστολής Κασσίνι- Χόιχενς (*Cassini-Huygens mission*), ανακάλυψε τη φυσική παρουσία προπενίου στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα, χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία.

## Ονοματολογία

Η ονομασία «προπένιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) 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, δηλαδή ότι είναι υδρογονάνθρακας.

## Δομή, φυσικές ιδιότητες και ισομέρεια

Το προπένιο έχει υψηλότερη πυκνότητα και σημείο ζέσης από το αιθένιο, εξαιτίας της μεγαλύτερης μοριακής μάζας του. Έχει, ακόμη, λίγο μικρότερο σημείο ζέσης από το προπάνιο, και έτσι είναι πιο πτητικό. Δεν έχει ισχυρά πολωμένους ομοιοπολικούς δεσμούς, αλλά και πάλι το μόριο έχει μικρή διπολική ροπή (0,366 D), εξαιτίας της μειωμένης συμμετρίας (με ομάδα σημείων του είναι C3), σε σύγκριση με το αιθένιο (με συμμετρία D2h).

Αυτός ο υδρογονάνθρακας έχει μόριο που αποτελείται από τρία (3) άτομα υδρογόνου και ένα μεθύλιο ενωμένα με ένα ζεύγος ατόμων άνθρακα που συνδέονται μεταξύ τους με ένα διπλό δεσμό. Όλα αυτά τα έξι (6) συνολικά άτομα (5 υδρογόνου + 1 άνθρακα από το μεθύλιο) είναι ομοεπίπεδα. Η γωνία HCH 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 προπενίου είναι υπεύθυνος για τη χρήσιμη δραστικότητά του. Ή περιοχή του διπλού δεσμού χαρακτηρίζεται από (σχετικά) υψηλή ηλεκτρονιακή πυκνότητα, που επομένως είναι ευάλωτη σε επιδράσεις ηλεκτρονιόφιλων. Πολλές αντιδράσεις του προπενίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του προπενίου.

Ο δεσμός C#3-C#2 είναι δεσμός 2sp³-2sp², αλλά τα υβριδικά τροχιακά sp² έχουν μικρότερο συντελεστή επικαλύψεως με τα sp³ (σε σύγκριση με τα τελευταία μεταξύ τους), αφού έχουν και μικρότερο μέγεθος, επομένως ο δεσμός 2sp³-2sp² έχει μήκος δεσμού σχετικά μικρότερο από το αντίστοιχο μήκος των δυο (2) δεσμών 2sp³-2sp³ του προπανίου. Εξ' άλλου, εξαιτίας του υπερσυζυγικού φαινομένου, ο δεσμός αυτός εμφανίζει σε ένα ποσοστό μερικό χαρακτήρα διπλού δεσμού, που οφείλεται στη συμμετοχή του ακολούθων δομών συντονισμού:

\mathrm{CH_3CH=CH_2 \rightleftarrows CH_2=CHCH_2^- + H^+}

Οι παραπάνω αναφερόμενοι παράγοντες εξηγούν ότι το μήκος δεσμού C#3-C#2 του προπενίου είναι 150 pm, σχετικά μειωμένο σε σύγκριση με τα μήκη δεσμών του προπανίου, που είναι 154 pm.

Έχει τον ίδιο χημικό τύπο (C3H6) με το κυκλοπροπάνιο, οπότε οι δυο αυτοί υδρογονάνθρακες είναι ισομερή θέσης, αλλά διαφέρουν στις ιδιότητες, περισσότερο στις χημικές.





## Παραγωγή

Το προπένιο παράγεται από ορυκτά καύσιμα, όπως είναι το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, και σε πολύ μικρότερο ποσοστό, ο γαιάνθρακας. Το προπένιο είναι παραπροϊόν της διύλισης πετρελαίου και της επεξεργασίας του φυσικού αερίου. Κατά τη διάρκεια της διύλισης του πετρελαίου, το αιθένιο, το προπένιο και άλλες χημικές ενώσεις παράγονται ως προϊόντα της πυρόλυσης μεγαλύτερων (σε μοριακή πολυπλοκότητα και μοριακή μάζα) υδρογονανθρακικών μορίων. Για παράδειγμα:


\mathrm{CH_3(CH_2)_6CH_3 \xrightarrow[\kappa \alpha \tau \alpha \lambda \acute{\upsilon} \tau \eta \varsigma]{\triangle} CH_3(CH_2)_3CH_3 + CH_3CH=CH_2 }


Συνήθως, ο στόχος της πυρόλυσης αυτής είναι το αιθένιο, αλλά το αποτέλεσμά της περιλαμβάνει και την παραγωγή σημαντικών ποσοτήτων προπενίου, και άλλων προϊόντων. Το προπένιο μπορεί να διαχωριστεί με κλασματική απόσταξη από τα μίγματα υδρογονανθράκων που λαμβάνονται από την πυρόλυση ή και άλλες διεργασίες διύλισης πετρελαίου, καθώς και από την επεξεργασία φυσικού αερίου. Το προπένιο καθαρότητας διυλστηρίου περιέχει καθαρό προπένιο σε ποσοστό που κυμαίνεται από περίπου 50 ως 70%.

Μια αλλαγή σε ελαφρύτερες πρώτες ύλες του ατμοπυρολυτήρα, με σχετικά χαμηλότερες αποδόσεις προπένιου και η μειωμένη ζήτηση βενζίνης αυτοκινήτων σε ορισμένες περιοχές, έχει δημιουργήσει μια ανισορροπία μεταξύ προσφοράς και ζήτησης για προπένιο, που για τις χρήσεις των μεθόδων παραγωγής του, γίνεται όλο και πιο σημαντική.

Η παραγωγή προπενίου έχει παραμείνει στατική στα περίπου 35 εκατομμύρια τόνους, στην Ευρώπη και στη Βόρεια Αμερική μόνο, από το 2000 έως το 2008, αλλά έχει αυξηθεί στην Ανατολική Ασία, πιο αξιωσημείωτα στη Σιγκαπούρη και στην Κίνα. Η συνολική παγκόσμια παραγωγή προπενίου είναι προς το παρόν η μισή σχεδόν αυτής του αιθενίου.

### Τεχνολογίες «επί σκοπού» παραγωγής προπένιου

#### Μετάθεση ολεφινών

Η μετάθεση ολεφινών, γνωστή και ως «δυσαναλογοποίηση», είναι μια αναστρέψιμη χημική αντίδραση μεταξύ αιθένιο και βουτενίων, κατά την οποία σχηματίζεται προπένιο. Για παράδειγμα:

\mathrm{CH_2=CH_2 + CH_3CH_2CH=CH_2 \xrightarrow{\triangle} 2CH_3CH=CH_2}


Η μέθοδος αυτή μπορεί να πετύχει μια απόδοση ως και περίπου 90% κατά βάρος. Η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και αν δεν είναι διαθέσιμο κανένα βουτένιο. Στην περίπτωση αυτή, μέρος του αιθενίου μετατρέπεται αρχικά με αντίδραση διμερισμού σε βουτένιο, που χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την αντίδραση μετάθεσης με το υπόλοιπο αιθένιο:

\mathrm{2CH_2=CH_2 \xrightarrow{\triangle} CH_3CH_2CH=CH_2}


#### Αφυδρογόνωση προπανίου

Η αφυδρογόνωση προπανίου μετατρέπει το προπάνιο σε προπένιο και υδρογόνο, ως παραπροϊόν. Η απόδοση αυτής της αντίδρασης είναι περίπου 85% κατά μάζα. Τα παραπροϊόντα της αντίδρασης, δηλαδή κυρίως το υδρογόνο, αξιοποιείται συνήθως ως καύσιμο για την παραγωγή της θερμότητας που απαιτεί η αντίδραση. Αυτή η μέθοδος είναι λαοφιλής σε ορισμένες περιοχ΄ρς, όπως η Μέση Ανατολή, όπου υπάρχει αφθονία επιχειρήσεων που ασχολούνται με το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και τα παράγωγα προϊόντα αυτών. Το προπένιο που παράγεται σε αυτές τις περιοχές καλύπτει, όχι μόνο τις τοπικές ανάγκες, αλλά εξάγεται επίσης στην Κίνα, όπου πολλά σχετικά έργα έχουν προγραμματιστεί να εκτελεστούν. Ωστόσο, επειδή η προσφορά φυσικού αερίου στις ΗΠΑ έχει αυξηθεί σημαντικά, εξαιτίας της εξόρυξης σχιστολιθικού φυσικού αερίου, οι τιμές του προπανίου είναι πτωτικές. Έτσι, αρκετές εταιρίες χημικών προϊόντων στις ΗΠΑ εκμεταλλεύονται τις φθηνές πρώτες ύλες. Παρ' όλα αυτά υπάρχουν, ανά τον πλανήτη, πολλές υπό κατασκευή νέες μονάδες αφυδρογόνωσης προπανίου για την παραγωγή προπενίου. Υπάρχουν ήδη πέντε (5) αδειοδοτημένες σχετικές τεχνολογίες. Η διεργασία αφυδρογόνωσης μπορεί, λοιπόν, να επιτευχθεί με αρκετές διαφορετικές εμπορικά εφαρμόσιμες τεχνολογίες. Η κύριες διαφορές μεταξὐ τους βρίσκεται στον καταλύτη που χρησιμοποιούν, τον σχεδιασμό του αντιδραστήρα και τις στρατηγικές που επιτυγχάνουν μεγαλύτερους ρυθμούς μετατροπής:

\mathrm{CH_3CH_2CH_3 \xrightarrow[Pd, Pt]{\triangle} CH_3CH=CH_2 + H_2} 


#### Μετατροπή μεθανόλης σε προπένιο

Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή, αρχικά μετατρέπεται «συνθετικό αέριο», δηλαδή μίγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου, σε μεθανόλη. Έπειτα μετατρέπεται η μεθανόλη σε αιθένιο ή και σε προπένιο. Η μέθοδος παράγει επίσης νερό, ως παραπροϊόν. Το συνθετικό αέριο παράγεται (συνήθως) από την «αναμόρφωση» του φυσικού αερίου ή με αναμόρφωση με ατμό προϊόντων του πετρελαίου, όπως η νάφθα, ή με «αεριοποίηση» γαιάνθρακα. Μια μεγάλη ποσότητα μεθανόλης χρειάζεται για την παραγωγή αιθένιου ή και προπένιου σε μια μονάδα παγκόμιας κλίμακας παραγωγής.

#### Υψηλής δριμύτητας ρευστή καταλυτική πυρόλυση

Η «υψηλής δριμύτητας ρευστή καταλυτική πυρόλυση» (*High Severity Fluid Catalytic Cracking, FCC), χρησιμοποιεί την παραδοσιακή τεχνολογία ρευστής καταλυτικής πυρόλυσης υπό έντονες συνθήκες, όπως υψηλότερες αναλογίες καταλύτη - πετρελαίου, υψηλότερους ρυθμούς εκτόξευσης ατμού, υψηλότερες θερμοκρασίες, κ.τ.λ., με σκοπό τη μεγιστοποίηση της (παραγόμενης) ποσότητας προπενίου και άλλων ελαφρών προϊόντων. Μια μονάδα υψηλής δριμύτητας ρευστής καταλυτικής πυρόλυσης συνήθως εφοδιάζεται με αέριες παραφίνες και κατάλοιπα, παράγοντας 20-25% κατά μάζα προπένιο, μαζί με μεγαλυτερους όγκους βενζίνης αυτοκινήτων και παραπροϊόντα διύλισης.

==== Πυρόλυση ολεφινών ====

Η πυρόλυση ολεφινών περιλαμβάνει μια μεγάλη ομάδα τεχνολογιών που καταλυτικά μετατρέπουν μεγάλα μόρια ολεφινών, με [[4 (αριθμός)|τέσσερα (4)]] ως [[8 (αριθμός)|οκτώ (8)]] άτομα άνθρακα, κυρίως σε προπάνιο και σε μικρές ποσότητες αιθενίου.

=== Άλλες διαθέσιμες μέθοδοι ===

==== Με αφυδάτωση αλκανολών ====

Με ενδομοριακή [[αφυδάτωση]] [[1-προπανόλη]]ς ή [[2-προπανόλη]]ς παράγεται προπένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηηλές θερμοκρασίες, >150&nbsp;°C:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{ CH_3CH_2CH_2OH \xrightarrow[>150^oC]{\pi .H_2SO_4} CH_3CH=CH_2 + H_2O }</math><br />
ή<br /><math>\mathrm{ CH_3CH(OH)CH_3 \xrightarrow[>150^oC]{\pi .H_2SO_4} CH_3CH=CH_2 + H_2O }</math>
</div>

==== Με απόσπαση υδραλογόνου ====

Με [[απόσπαση]] υδραλογόνου (HX) από [[αλκυλαλογονίδια|προπυλοαλογονίδιο]] ή [[αλκυλαλογονίδια|ισοπροπυλοαλογονίδιο]] παράγεται προπένιο:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{ CH_3CH_2CH_2X + NaOH \xrightarrow[\triangle]{ROH} CH_3CH=CH_2 + NaX + H_2O }</math><br />
ή<br /><math>\mathrm{ CH_3CHXCH_3 + NaOH \xrightarrow[\triangle]{ROH} CH_3CH=CH_2 + NaX + H_2O }</math>
</div>

==== Με απόσπαση αλογόνου ====

Με απόσπαση αλογόνου (X<sub>2</sub>) από [[οργανοαλογονίδια|1,2-διαλοπροπάνιο]] παράγεται προπένιο:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{ CH_2CHXCH_2X + Zn \xrightarrow{} CH_3CH=CH_2 + ZnX_2 }</math>
</div>

==== Με μερική καταλυτική υδρογόνωση ====

Με μερική καταλυτική [[υδρογόνωση]] [[προπίνιο|προπινίου]] ή [[προπαδιένιο|προπαδιενίου]] παράγεται προπένιο:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{ CH_3C \equiv CH + H_2 \xrightarrow{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} CH_3CH=CH_2 }</math><br />ή<br /><math>\mathrm{ CH_2=C=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} CH_3CH=CH_2 }</math>
</div>

==== Με θέρμανση τεταρτοταγών αμμωνιακών αλάτων ====

Με θέρμανση τεταρτοταγών [[αμίνες|αμμωνιακών αλάτων]] (μέθοδος Hoffmann) παράγεται και προπένιο. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{ [RN^+(CH_3)_2CH_2CH_2CH_3]OH^- \xrightarrow{\triangle} CH_3CH=CH_2 + RN(CH_3)_2 + H_2O}</math>
</div>

==== Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων σε καρβονυλικές ενώσεις ====

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων σε [[αιθανάλη]] ή [[μεθανάλη]] (μέθοδος Wittig) παράγεται προπένιο. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{ Ph_3P^+-^-CH_2 + CH_3CHO \xrightarrow{} CH_3CH=CH_2 + Ph_3PO }</math><br />
ή<br /><math>\mathrm{ Ph_3P^+-^-CHCH_3 + HCHO \xrightarrow{} CH_3CH=CH_2 + Ph_3PO }</math>
</div>

== Χημική συμπεριφορά και παράγωγα ==

=== Τέλεια καύση ===

<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{CH_3CH=CH_2 + \frac{9}{2}O_2 \xrightarrow{\triangle} 3CO_2 + 3H_2O + 1971 \; kJ} </math>
</div>

=== Ενυδάτωση ===

1. Επίδραση [[θειικό οξύ|θειικού οξέος]] και στη συνέχεια [[νερό|νερού]] ([[ενυδάτωση]]). Παράγεται [[2-προπανόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + H_2SO_4 \xrightarrow{} CH_3CH(OSO_3H)CH_3 \xrightarrow{+H_2O} CH_3CH(OH)CH_3 + H_2SO_4
}</math>
</div>
2. [[βοράνιο|Υδροβορίωση]] και στη συνέχεια επίδραση με [[υπεροξείδιο του υδρογόνου]]. Παράγεται αρχικά [[τρι(προπυλο)βοράνιο]] και στη συνέχεια [[1-προπανόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
3CH_3CH=CH_2 + BH_3 \xrightarrow{} (CH_3CH_2CH_2)_3B \xrightarrow{+3H_2O_2} 3CH_3CH_2CH_2OH + H_3BO_3
}</math>
</div>
* Προσθήκη [[διβοράνιο|διβορανίου]] έχει το ίδιο αποτέλεσμα.
3. Αντίδραση με [[οξικός υδράργυρος|οξικό υδράργυρο]] και έπειτα [[Οξειδοαναγωγή|αναγωγή]]. Παράγεται [[ισοπροπανόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + (CH_3COO)_2Hg + H_2O \xrightarrow[-CH_3COOH]{Et_2O} CH_3CH(OH)CH_2HgOOCCH_3 \xrightarrow{+NaBH_4+NaOH} CH_3CH(OH)CH_3+ Hg + CH_3COONa + Na[BH_3OH]
}</math>
</div>
4. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Prins με επίδραση [[αλδεΰδες|αλδευδών]] ή [[κετόνες|κετονών]] σε προπένιο απουσία [[νερό|νερού]]. Π.χ. με [[μεθανάλη]] προκύπτει [[2-βουτεν-1-όλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + HCHO \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3CH=CHCH_2OH }</math>
</div>

=== Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως ===

Με επίδραση (προσθήκη) [[υπαλογονώδη οξέα|υπαλογονώδους οξέος]] (HOX) σε προπένιο παράγεται [[αλκοόλες|1-αλο-2-προπανόλη]], γιατί η προσθήκη γίνεται κατά την έννοια X<sup>δ+</sup>-OH<sup>δ-</sup>:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + HOX \xrightarrow{} CH_3CH(OH)CH_2X
}</math>
</div>
* Ως [[αλογόνα]] εδώ εννοούνται το [[χλώριο]], το [[βρώμιο]] και το [[ιώδιο]], γιατί το [[υποφθοριώδες οξύ]] δίνει διαφορετική [[αντιδράσεις προσθήκης|αντίδραση προσθήκης]], δηλαδή κατά την έννοια F<sup>δ-</sup>-OH<sup>δ+</sup>, με προϊόν αντίδρασης τη [[2-φθορο-1-προπανόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + HOF \xrightarrow{} CH_3CHFCH_2OH
}</math>
</div>

=== Καταλυτική υδρογόνωση ===

Με καταλυτική [[υδρογόνωση]] προπενίου σχηματίζεται [[προπάνιο]]. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} CH_3CH_2CH_3
}</math>
</div>

=== Αλογόνωση ===

1. Με προσθήκη [[αλογόνα|αλογόνου]] (X<sub>2</sub>) ([[αλογόνωση]]) σε προπένιο έχουμε προσθήκη στον διπλό δεσμό. Παράγεται [[οργανοαλογονίδια|1,2-διαλοπροπάνιο]]. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + X_2 \xrightarrow{CCl_4} CH_3CHXCH_2X
}</math>
</div>
2. Υποκατάσταση σε *'αλλυλική*' θέση, δηλαδή σε α θέση ως προς τον διπλό δεσμό. Παράγεται [[αλκυλαλογονίδια|αλλυλοαλογονίδιο]]: Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + X_2 \xrightarrow{\triangle} XCH_2CH=CH_2 + HX
}</math>
</div>
* Η [[αλλυλική υποκατάσταση]] ευνοείται με ορισμένα ειδικά αντιδραστήρια αλογόνωσης ή σε υψηλές θερμοκρασίες. Ένα παράδειγμα τέτοιου ειδικού αντιδραστηρίου είναι το αποκαλούμενο NBS (N-Bromo Succinide), που με προπένιο δίνει 2-βρωμοπροπένιο, από το οποίο με υποκατάσταση μπορούν να ληφθούν εύκολα και τα υπόλοιπα 2-αλοπροένια.

=== Υδραλογόνωση ===

Με προσθήκη [[υδραλογόνα|υδραλογόνων]] (HX) ([[υδραλογόνωση]]) σε προπένιο<br />1. Με τον πολικό μηχανισμό. Παράγεται [[αλκυλαλογονίδια|ισοπροπυλαλογονίδιο]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + HX \xrightarrow{} CH_3CHXCH_3
}</math>
</div>
2. Με τον μηχανισμό ελευθέρων ριζών. Παράγεται [[αλκυλαλογονίδια|προπυλαλογονίδιο]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + HX \xrightarrow{hv \;\acute{\eta}\; ROOR} CH_3CH_2CH_2X
}</math>
</div>

=== Υδροκυάνωση ===

Με προσθήκη [[υδρακυάνιο|υδροκυανίου]] (HCN) ([[υδροκυάνωση]]) σε προπένιο παράγεται [[μεθυλοπροπανονιτρίλιο]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + HCN \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCN
}</math>
</div>

=== Καταλυτική αμμωνίωση ===

1. Προσθήκη [[αμμωνία]]ς (NH<sub>3</sub>). Παράγεται [[ισοπροπυλαμίνη]]. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + NH_3 \xrightarrow{Ti \;\acute{\eta}\; Zr} CH_3CH(NH_2)CH_3
}</math>
</div>
2. Προσθήκη πρωτοταγούς [[αμίνες|αμίνης]]. Παράγεται δευτεροταγής [[αμίνες|ισοπροπυλαμίνη]]. Π.χ. με [[μεθυλαμίνη]] παράγεται [[ισοπροπυλομεθυλαμίνη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + CH_3NH_2 \xrightarrow{Ti \;\acute{\eta}\; Zr} (CH_3)_2CHNHCH_3
}</math>
</div>
3. Προσθήκη δευτεροταγούς [[αμίνες|αμίνης]]. Παράγεται τριτοταγής [[αμίνες|ισοπροπυλαμίνη]]. Π.χ. με [[διμεθυλαμίνη]] παράγεται [[ισοπροπυλοδιμεθυλαμίνη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + CH_3NHCH_3 \xrightarrow{Ti \;\acute{\eta}\; Zr} (CH_3)_2CHN(CH_3)_2 }</math>
</div>
* Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του [[καταλύτης|καταλύτη]] χρησιμοποιούνται με τη μορφή [[σύμπλοκα|συμπλόκων]] τους και όχι σε μεταλλική μορφή.

=== Καταλυτική φορμυλίωση ===

Με προσθήκη [[μεθανάλη]]ς (CO + H<sub>2</sub>) σε προπένιο παράγεται [[μεθυλοπροπανάλη]] ή [[βουτανάλη]]. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + CO + H_2 \xrightarrow[10 - 100 \; atm, 40^oC-100^oC]{Co \;\acute{\eta}\; Rh} x(CH_3)_2CHCHO + (1-x)CH_3CH_2CH_2CHO 
}</math>
</div>
* Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του [[καταλύτης|καταλύτη]] χρησιμοποιούνται με τη μορφή [[σύμπλοκα|συμπλόκων]] τους και όχι σε μεταλλική μορφή.
* Όπου <math>\mathrm{x \in [0,1]}</math>. Εξαρτάται απο την επιλογή του [[καταλύτης|καταλύτη]]. Οι σχετικά ογκώδεις καταλύτες ευνοούν το δεύτερο παράγωγο.

=== Προσθήκη αλδεΰδών ή κετονών κατά Prins ===

Με επίδραση περίσσειας [[αλδεΰδες|αλδευδών]] ή [[κετόνες|κετονών]] σε προπένιο απουσία [[νερό|νερού]], σε χαμηλή θερμοκρασία παράγεται παράγωγο [[διοξάνιο|διοξανίου]]. Π.χ. με [[μεθανάλη]] παράγεται [[4-μεθυλο-1,3-διοξάνιο]] και [[5-μεθυλο-1,3-διοξάνιο]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + 2HCHO \xrightarrow[\chi \alpha \mu \eta \lambda \acute{\eta} \; \theta \epsilon \rho \mu o \kappa \rho \alpha \sigma \acute{\iota} \alpha]{H_2SO_4} \frac{1}{2}}</math> [[Αρχείο:4 methyl-1 3-dioxane.png|50 px]] <math>\mathrm{+\frac{1}{2}}</math> [[Αρχείο:5 methyl-1 3-dioxane.png|90 px]]
</div>

=== Διυδροξυλίωση ===

Η [[διυδροξυλίωση]] προπενίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>:

1. Επίδραση αραιού διαλύματος [[υπερμαγγανικό κάλιο|υπερμαγγανικού καλίου]]. Παράγει [[1,2-προπανοδιόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
5CH_3CH=CH_2 + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 5CH_3CH(OH)CH_2OH + 4MnO + 2K_2SO_4 + 2H_2O }</math>
</div>
2. Επίδραση [[καρβονικά οξέα|καρβονικού οξέος]] και [[υπεροξείδιο του υδρογόνου|υπεροξείδιου του υδρογόνου]]. Παράγει [[1.2-προπανοδιόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + H_2O_2 \xrightarrow{RCOOH} CH_3CH(OH)CH_2OH }</math>
</div>
3. Μέθοδος Sharpless. Παράγει [[1,2-προπανοδιόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + OsO_4 + 2H_2O + 2KOH \xrightarrow{} CH_3CH(OH)CH_2OH + K_2[OsO_2(OH)_4] }</math>
</div>
4. Μέθοδος Woodward. Παράγει [[1,2-προπανοδιόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + 2RCOOAg + I_2 \xrightarrow{} CH_3CH(OH)CH_2OH + 2AgI + 2RCOOH }</math>
</div>
5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,3-διυδροξυλίωση με επίδραση [[αλδεΰδες|αλδευδών]] ή [[κετόνες|κετονών]] σε προπένιο, παρουσία [[νερό|νερού]]. Αντίδραση Prins. Π.χ. με [[μεθανάλη]] παράγεται [[1,3-βουτανοδιόλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + HCHO + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3CH(OH)CH_2CH_2OH }</math>
</div>

=== Οζονόλυση ===

Με επίδραση [[όζον]]τος ([[οζονόλυση]]) σε προπένιο, παράγεται ασταθές [[οζονίδια|οζονίδιο]] που τελικά διασπάται σε [[μεθανάλη]] και [[αιθανάλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + \frac{2}{3}O_3 \xrightarrow[Zn]{H_2O} HCHO + CH_3CHO }</math>
</div>

=== Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου ===

Με επίδραση πυκνού διαλύματος [[υπερμαγγανικό κάλιο|υπερμαγγανικού καλίου]] (KMnO<sub>4</sub>) παράγεται τελικά [[διοξείδιο του άνθρακα]] και [[αιθανικό οξύ]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} CH_3COOH + CO_2 + 4MnO_2 + 2K_2SO_4 + 3H_2O
}</math>
</div>
* Ενδιάμεσα παράγεται και [[μεθανικό οξύ]], αλλά είναι ευαίσθητο σε τυχόν περίσσεια υπερμαγγανικού καλίου:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
3CH_3CH=CH_2 + 8KMnO_4 + 4H_2SO_4 \xrightarrow{} 3CH_3COOH + 3HCOOH + 8MnO_2 + 4K_2SO_4 + 4H_2O
}</math>
</div>

=== Καταλυτική προσθήκη οξυγόνου ===

Κατά την καταλυτική προσθήκη [[οξυγόνο]]υ σε προπένιο σχηματίζεται [[μεθυλοξιράνιο]]. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + \frac{1}{2}O_2 \xrightarrow[1-2MPa,\; 280^oC]{Ag} }</math> [[Αρχείο:Propylenoxid.svg|60 px]]
</div>

=== Αλλυλική οξυγόνωση ===

Με επίδραση [[διοξείδιο του σεληνίου|διοξειδίου του σεληνίου]] (SeO<sub>2</sub>) σε προπένιο παράγεται [[2-προπεν-1-όλη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>
\mathrm{2CH_2=CHCH_3 + SeO_2 \xrightarrow{} 2CH_2=CHCH_2OH + Se}
</math></div>
* Η μέθοδος αυτή ονομάζεται [[αλλυλική οξείδωση]].

=== Αντίδραση Diels–Adler ===

Κατά την επίδραση [[αλκαδιένια|αλκαδιενίου]] (διένιου) σε προπένιο (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη ([[αντίδραση Diels–Adler]]) που οδηγεί σε παραγωγή παραγώγου [[κυκλοεξένιο|κυκλοεξενίου]]. Π.χ. με [[1,3-βουταδιένιο]] παίρνουμε [[4-μεθυλοκυκλοεξένιο]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + CH_2=CHCH=CH_2 \xrightarrow{} }</math> [[Αρχείο:4-methylcyclohexene.png|60 px]]
</div>

=== Αντίδραση Pauson-Khand ===

Κατά την επίδραση [[αλκίνια]] και [[μονοξείδιο του άνθρακα|μονοξειδίου του άνθρακα]] σε προπένιο έχουμε την ονομαζόμενη [[αντίδραση Pauson-Khand]] που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων [[κυκλοπεντόνη]]ς. Π.χ. με [[αιθίνιο]] παράγεται [[4-μεθυλο-2-κυκλοπεντενόνη]] και [[5-μεθυλο-2-κυκλοπεντενόνη]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + HC \equiv CH + CO \xrightarrow{Co_2(CO)_8} \frac{1}{2}}</math> [[Αρχείο:4-methylcyclopent-2-enone.png|120 px]] <math>\mathrm{+ \frac{1}{2}}</math> [[Αρχείο:5-methylcyclopent-2-enone.png|120 px]]
</div>

=== Προσθήκη καρβενίων ===

Κατά την προσθήκη [[μεθυλένιο|μεθυλενίου]] σε προπένιο σχηματίζεται [[μεθυλοκυκλοπροπάνιο]]. Ταυτόχρονα όμως γίνονται και αντιδράσεις παρεμβολής στους δεσμούς C-H, οπότε παράγεται και [[βουτένιο|βουτένια]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} KCl + H_2O + \frac{3}{7} CH_3CH_2CH=CH_2 + \frac{2}{7} CH_3CH=CHCH_3 + \frac{1}{7} (CH_3)_2C=CH_2 + \frac{1}{7}}</math> [[Αρχείο:Metilsilkopropan.svg|60 px]]
</div>

* Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:
:1. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς CH-H: 2.
:2. Παρεμβολή στον (1) δεσμό C-H: 1.
:3. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς CH<sub>2</sub>-H: 3.
:4. Προσθήκη στον (ένα διπλό) δεσμό: 1.

Προκύπτει επομένως μίγμα [[βουτένιο-1|βουτενίου-1]] ~43%, [[βουτένιο-2|βουτενίου-2]] ~29%, [[μεθυλοπροπένιο]]υ ~14% και [[μεθυλοκυκλοπροπάνιο]]υ ~14%.
* Με τη χρήση [[μεθυλενοδιιωδίδιο|μεθυλενοδιιωδιδίου]] (CH<sub>2</sub>I<sub>2</sub>) και [[ψευδάργυρος|ψευδαργύρου]] (Zn) επικρατεί η προσθήκη, οπότε είναι:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + CH_2I_2 + Zn \xrightarrow{} ZnI_2 + }</math> [[Αρχείο:Metilsilkopropan.svg|60 px]]
</div>

=== Πολυμερισμός ===

Διακρίνονται τα ακόλουθα είδη [[πολυμερισμός|πολυμερισμού]] προπένιου, που όλα παράγουν [[πολυπροπυλένιο]]:<br />1. Κατιονικός. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{vCH_3CH=CH_2 \xrightarrow{H^+} [-CH(CH_3)CH_2-]_v}</math>
</div>
2. Ελευθέρων ριζών. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{vCH_3CH=CH_2 \xrightarrow{ROOH} [-CH(CH_3)CH_2-]_v}</math>
</div>
* Όπου v ο [[βαθμός πολυμερισμού]].

=== Φωτοχημικός διμερισμός ===

Κατά τον [[φωτοχημικός διμερισμός|φωτοχημικό διμερισμό]] προπενίου σχηματίζεται [[1,3-διμεθυλοκυκλοβουτάνιο]]. Π.χ.:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{2CH_3CH=CH_2 \xrightarrow{hv}}</math> [[Αρχείο:1 3-dimethylcyclobutane.svg|80px|1,3-διμεθυλοκυκλοβουτάνιο]]
</div>

=== Φωτοχημική προσθήκη αλδεϋδών ή κετονών ===

Με επίδραση [[αλδεΰδες|αλδευδών]] ή [[κετόνες|κετονών]] σε προπένιο απουσία [[νερό|νερού]] σχηματίζονται και [[φωτοχημεία|φωτοχημικά]] παράγωγα [[οξετάνιο|οξετανίου]] (Αντίδραση Paterno–Büchi). Π.χ. με [[μεθανάλη]] παράγεται [[3-μεθυλοξετάνιο]]
:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + HCHO \xrightarrow{hv}}</math> [[Αρχείο:3-methyloxetane.svg|80px|3-μεθυλοξετάνιο]]
</div>

=== Αρυλίωση ===

Με επίδραση [[αρένια|αρενίων]] (A<sub>r</sub>H) παράγεται παράγωγο γενικού τύπου A<sub>r</sub>CH(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>. Π.χ. με [[βενζόλιο|βενζολίου]], παρουσία [[κατάλυση|καταλύτη]], παράγεται [[κουμένιο]]:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + PhH \xrightarrow{} PhCH(CH_3)_2}</math>
</div>
* Πρόκειται για αντίδραση προσθήκης του βενζολίου (PhH) με την έννοια Ph<sup>δ-</sup>-H<sup>δ+</sup>.

== Εφαρμογές ==

Το προπένιο είναι η δεύτερη σε οικονομική σημασία πρόδρομη ύλη της πετροχημικής βιομηχανίας, μετά από το [[αιθένιο]] (CH<sub>2</sub>=CH<sub>2</sub>). Αποτελεί την πρόδρομη ύλη για μια ευρεία ποικιλία προϊόντων. Η παραγωγή πολυπροπυλενίου αντιστοιχεί περίπου στα 2/3 της ζήτησης της ένωσης. Το πολυπροπυλένιο, με τη σειρά του, χρησιμοποιείται για την παραγωγή φιλμ, για το πακετάρισμα, πλαστικά ράφια και ντουλάπια, καθώς και σε άλλες εφαρμογές πλαστικών. Το 2008 η αξία των παγκόσμιων πωλήσεων προπενίου ανερχόταν σε πάνω από 90 δισεκατομύρια δολλάρια ΗΠΑ. Το προπένιο και το [[βενζόλιο]] (PhH) μαζί μετατρέπονται σε [[προπανόνη]] (CH<sub>3</sub>COCH<sub>3</sub>) και [[φαινόλη]] (PhOH), μέσω της [[κουμένιο|διεργασίας κουμενίου]]. Ακόμη, από το προπένιο παράγεται η [[2-προπανόλη]] [CH<sub>3</sub>CH(OH)CH<sub>3</sub>], το [[προπενονιτρίλιο]] (CH<sub>2</sub>=CHCN), από το οποίο παράγονται οι ακρυλικές ίνες, το [[οξετάνιο]], που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ρητινών, πολυουρεθάνης και άλλων χημικών και η [[επιχλωρυδρίνη]].

Έτσι, συνολικά, το προπυλένιο αποτελεί βασική πρόδρομη ύλη για την παρασκευή μιας πλειάδας προϊόντων όπως είναι για παράδειγμα: προβολείς των αυτοκινήτων, συνθετικά χαλιά, οπτικοί δίσκοι (CD), συσκευασίες και μεμβράνες τροφίμων, μονώσεις, παράθυρα ασφαλείας (αλεξίσφαιρα), μαγειρικά σκεύη, χρώματα και προστατευτικά τοίχων, συνθετικές ίνες για ρούχα και κουβέρτες και άλλα.

== Περιβάλλον και ασφάλεια ==

Το προπένιο παράγεται και στη φύση από τη βλάστηση, ιδιαίτερα από κάποια είδη δέντρων. Είναι επίσης προϊόν (ατελούς) καύσης από δασικές πυρκαγιές και τσιγάρα, καθως και από εξατμίσεις οχημάτων και αεροσκαφών. Αποτελεί συχνή πρόσμιξη σε φυσικό αέριο, φωταέριο και υγραέριο. Έχουν παρατηρηθεί συγκεντρώσεις προπενίου στην ατμόσφαιρα της τάξης των 0,1 - 4,8 ppb, στην ύπαιθρο, των 4 - 10,5 ppb σε αστικές περιοχές, καθώς και 7 - 260 ppb σε βιομηχανικές περιοχές.

Στις ΗΠΑ και σε κάποιες Ευρωπαϊκές χώρες έχει θεσπιστεί ένα νόμιμο μέγιστο επιτρεπόμενο όριο 500 ppm οκτάωρης έκθεσης. Θεωρείται ότι ανήκει στις πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC, Volatile Organic Compounds) και οι εκπομπές του έχουν τεθεί υπό κανονισμό από πολλά κράτη, αλλά όχι και από τις ΗΠΑ. Με τη σχετικά μικρή ημιζωή του στην ατμόσφιρα, το προπένιο δεν αναμένεται να είναι βιοαποικοδομήσιμο.

Το προπένιο έχει μικρή οξεία τοξικότητα από εισπνοή του. Η εισπνοή του προπενίου προκαλεί αναισθητικά φαινόμενα και, σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις, αναισθησία. Ωστόσο, ο κίνδυνος ασφυξίας από προπένιο στους ανθρώπους είναι 10 φορές υψηλότερος (23%) σε σύγκριση με το ελάχιστο όριο ευφλεκτότητας.

Το προπυλένιο είναι ένα εξαιρετικά εύφλεκτο αέριο το οποίο πρέπει να αποθηκεύεται σε καλά αεριζόμενο μέρος και μακριά από πηγές ανάφλεξης.<br />Είναι αέριο βαρύτερο του αέρα και σε περίπτωση διαρροής χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή γιατί μπορεί να δημιουργήσει εκρηκτικές ατμόσφαιρες με αυτόν.

== Αποθήκευση και χειρισμός ==

Επειδή το προπένιο είναι πτητικό και εύφλεκτο πρέπει να λαμβάνονται μέτρα ασφαλίας ώστε να αποφευχθούν οι κίνδυνοι ανάφλεξης κατά τον χειρισμό του αερίου. Αν το προπένιο φορτωθεί σε κάποιο μηχανισμό που μπορεί να προκαλέσει ανάφλεξη, ο μηχανισμός αυτός πρέπει να είναι σβηστός κατά τη διάρκεια της φόρτωσης, της εκφόρτωσης, της σύνδεσης και της αποσύνδεσης σωλήνων τροφοδοσίας. Το προπένιο συνήθως αποθηκεύεται σε υγρή μορφή υπό πίεση (όπως το υγραέριο), παρόλο που είναι επίσης δυνατό να αποθηκευθεί επίσης με ασφάλεια στην αέρια κατάσταση, στις συνηθισμένες θερμοκρασίες, μέσα σε εγκύρως αποδεκτά δοχεία.

== Φαρμακολογία ==

Το προπένιο δρα ως ηρεμιστικό στο κεντρικό νευρικό σύστημα, μέσω του αλοεστερικού αγονισμού του αποδέκτη GABA<sub>A</sub>. Εκτεταμένη έκθεση στο προπένιο μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα νάρκωση, αμνησία, κώμα και τελικά θάνατο, με μηχανισμό ισοδύναμο με αυτό της χρήσης υπερβολικής δόσης [[βενζοδιζεπίνη]]ς. Η κατάπωσή του μπορεί επίσης να προκαλέσει θάνατο από ασφυξία (αιφνίδιο θάνατο από εισπνοή ατμών του).

== Παραπομπές ==
<references />

== Πηγές ==
* [https://web.archive.org/web/20100111120147/http://www.shell.com/home/content/chemicals/products_services/our_products/lower_olefins/propylene/product_overview/propylene_overview.html Πληροφορίες για το προπυλένιο στην ιστοσελίδα της Shell.]
* [https://web.archive.org/web/20070614084029/http://ecb.jrc.it/classification-labelling/ Η σελίδα της Ε.Ε. για την ταξινόμηση και την επισήμανση των επικίνδυνων ουσιών]</
* [http://www.oehha.ca.gov/air/chronic_rels/pdf/115071.pdf Τοξικολογική εκτίμηση προπυλενίου.]
* [https://web.archive.org/web/20070128095514/http://www.uop.com/lightolefins/5030.html Μέθοδοι παραγωγής προπυλενίου.]
* [http://www.ilo.org/public/english/protection/safework/cis/products/icsc/dtasht/_icsc05/icsc0559.htm Occupational Safety and Health Information.]
* 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

Κατηγορία:Αλκένια
Κατηγορία:C3