Μεθυλοπροπανάλη

Η **μεθυλοπροπανάλη** ή **ισοβουτυραλδεΰδη** () είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, Οξυγόνο και Υδρογόνο, με μοριακό τύπο **C<sub>4</sub>H<sub>8</sub>O**, αν και συχνά γράφεται πιο αναλυτικά ως **(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>CHCHO** ή και (συντομογραφικά) **iPrCHO**. Είναι μια από τις αλδεΰδες. Πιο συγκεκριμένα, η μεθυλοπροπανάλη είναι μια αλδεΰδη, ισομερής της βουτανάλης. Η μεθυλοπροπανάλη συμπαράγεται συχνά ως παραπροϊόν της υδροφορμυλίωσης προπένιου. Η οσμή της περιγράφηκε ως παρόμοια με αυτή βρεγμένων δημητριακών ή άμυλου. Δίνει την αντίδραση Κανιτζάρο (*Cannizaro reaction*), παρόλο που έχει α-άτομο υδρογόνου.

## Ισομέρεια

Με βάση τον μοριακό της τύπο, C4H8O, έχει τα ακόλουθα εικοσιπέντε (25) ισομερή θέσης:
# 1-βουτεν-1-όλη (ελάσσων ταυτομερές της βουτανάλης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2CH=CHOH.
# 2-βουτεν-1-όλη ή **3-μεθυλαλλυλική αλκοόλη** με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH=CHCH2OH.
# 3-βουτεν-1-όλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=CHCH2CH2OH.
# 2-βουτεν-1-όλη (ελάσσων ταυτομερές της βουτανόνης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2C(OH)=CH2.
# 2-βουτεν-2-όλη (ελάσσων ταυτομερές της βουτανόνης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH=C(OH)CH3.
# 3-βουτεν-2-όλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=CHCH(OH)CH3.
# Μεθυλο-1-προπενόλη (ελάσσων ταυτομερές της μεθυλοπροπανάλης) με σύντομο συντακτικό τύπο (CH3)2C=CHOH.
# Μεθυλο-2-προπενόλη ή **2-μεθυλαλλυλική αλκοόλη** με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=C(CH3)CH2OH.
# Αιθυλοβινυλαιθέρας ή **αιθοξυαιθένιο** με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2OCH=CH2.
# Μεθυλο-1-προπενυλαιθέρας ή **1-μεθοξυπροπένιο** με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OCH=CHCH3.
# Μεθυλο-2-προπενυλαιθέρας ή **3-μεθοξυπροπένιο** με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OCH2CH=CH2.
# Μεθυλο(μεθυλοβινυλ)αιθέρας ή **2-μεθοξυπροπένιο** με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OC(CH3)=CH2.
# Βουτανάλη, με ημισυντακτικό τύπο CH3CH2CH2CHO.
# Βουτανόνη (κύριο ταυτομερές) της 2-βουτεν-2-όλης και της 2-βουτεν-3-όλης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2COCH3.
# Κυκλοβουτανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο 40 px.
# 1-μεθυλοκυκλοπροπανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο 80 px.
# 2-μεθυλοκυκλοπροπανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο 80 px.
# Κυκλοπροπυλομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο 80 px.
# Κυκλοπροπυλομεθυλαιθέρας με σύντομο συντακτικό τύπο 80 px.
# Οξολάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο 50 px.
# 2-μεθυλοξετάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο 50 px.
# 3-μεθυλοξετάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο 50 px.
# Αιθυλοξιράνιο με σύντομο συντακτικό τύπο 50 px.
# 2,2-διμεθυλοξιράνιο με σύντομο συντακτικό τύπο 50 px.
# 2,3-διμεθυλοξιράνιο με σύντομο συντακτικό τύπο 80 px.

## Παραγωγή

### Βιομηχανική

Η συνηθισμένη βιομηχανική μέθοδος παραγωγής είναι με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε προπένιο. Η διεργασία ονομάζεται «υδροφορμυλίωση»:

\mathrm{
CH_3CH=CH_2 + CO + H_2 \xrightarrow[10 - 100 \; atm, 40^oC-100^oC]{Co \;\acute{\eta}\; Rh} (CH_3)_2CHCHO 
}

* Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.
* Χρειάζεται να χρησιμοποιηθεί ένας σχετικά όχι ογκώδης καταλύτης, για να ευνοηθεί ο σχηματισμός μεθυλοπροπανάλης και όχι της ισομερούς της βουτανάλης.
Αρκετά εκατομμύρια τόνοι μεθυλοπροπανάλης παράγονται ετησίως παγκόσμια.
Ισχυρά ορυκτά οξέα καταλύουν την ισομερείωση της μεθυλο-2-προπεν-1-όλης σε μεθυλοπροπανάλη.
Μπορεί επίσης να παραχθεί μεθυλοπροπανάλη βιοχημικά, χρησιμοποιώντας γενετικά τροποποιημένα βακτήρια.

### Άλλες διαθέσιμες μέθοδοι

#### Με επίδραση ισοπροπυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέρα

Με επίδραση ισοπροπυλομαγνησιοαλογονίδιου σε φορμικό εστέρα:

\mathrm{CH_3CHXCH_3 + Mg \xrightarrow CH_3CH(MgX)CH_3 \xrightarrow{+HCOOR} (CH_3)_2CHCHO + ROMgX \downarrow}


#### Με μερική οξείδωση μεθυλο-1-προπανόλης

Με μερική οξείδωση μεθυλο-1-προπανόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου:


\mathrm{3(CH_3)_2CHCH_2OH + 2CrO_3 \xrightarrow{} 3(CH_3)_2CHCHO + Cr_2O_3 + 3H_2O}



#### Με έμμεση μερική αναγωγή μεθυλοπροπανικού οξέος

1. Αρχικά το μεθυλοπροπανικό οξύ μετατρέπεται σε μεθυλοπροπανοϋλοχλωρίδιο:


\mathrm{(CH_3)_2CHCOOH + SOCl_2 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCOCl + SO_2 \uparrow + HCl}



2. Το μεθυλοπροπανοϋλοχλωρίδιο ανάγεται καταλυτικά άμεσα προς μεθυλοπροπανάλη:


\mathrm{(CH_3)_2CHCOCl + H_2 \xrightarrow{Pd} (CH_3)_2CHCHO + HCl}



#### Με οζονόλυση 2,5-διμεθυλο-3-εξένιου

Με οζονόλυση 2,5-διμεθυλο-4-εξενίου παράγεται τελικά μεθυλοπροπανάλη:


\mathrm{(CH_3)_2CHCH=CHCH(CH_3)_2 + \frac{2}{3}O_3 \xrightarrow{} 2(CH_3)_2CHCHO}



#### Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 2,5-διμεθυλο-3,4-εξανοδιόλη

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 2,5-διμεθυλο-3,4-εξανοδιόλη παράγεται μεθυλοπροπανάλη:


\mathrm{(CH_3)_2CHCH(OH)CH(OH)CH(CH_3)_2 + HIO_4 \xrightarrow{} 2(CH_3)_2CHCHO + HIO_3 + H_2O}



## Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

### Οξειδοαναγωγή Canizzaro

Με επίδραση υδροξειδίου του καλίου γίνεται οξειδοαναγωγή Cannizzaro, παρόλο που η μεθυλοπροπανάλη περιέχει α-άτομο υδρογόνου,οπότε παράγεται μεθυλο-1-προπανόλη και μεθυλοπροπανικό κάλιο:


\mathrm{2(CH_3)_2CHCHO + KOH \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH2OH + (CH_3)_2CHCOOK}



### Αναγωγή προς μεθυλο-1-προπανόλη

Μπορεί να αναχθεί προς μεθυλο-1-προπανόλη με τις ακόλουθες μεθόδους

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):


\mathrm{4(CH_3)_2CHCHO + LiAlH_4 \xrightarrow{} Li[Al((CH_3)_2CHCH_2O)_4] \xrightarrow{+2H_2O} 4(CH_3)_2CHCH_2OH + LiAlO_2}



2. Με καταλυτική υδρογόνωση:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + H_2 \xrightarrow{Ni \; \acute{eta} Pd \; \acute{eta} Pt} (CH_3)_2CHCH_2OH }



### Αναγωγή προς μεθυλοπροπάνιο

Μπορεί να αναχθεί προς μεθυλοπροπάνιο με τη μέθοδο Wolff-Kishner


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{-H_2O} (CH_3)_2CHCH_2N=NH \xrightarrow{+KOH} (CH_3)_3CH + N_2 }



### Οξείδωση προς μεθυλοπροπανικό οξύ

Μπορεί να οξειδωθεί προς μεθυλοπροπανικό οξύ;

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο:


\mathrm{3CH_3CH_2CH_2CHO + 2KMnO_4 + H_2SO_4 \xrightarrow{} 3CH_3CH_2CH_2COOH + 2MnO_2 + K_2SO_4 + H_2O}



2. Με τριοξείδιο του χρωμίου:


\mathrm{3(CH_3)_2CHCHO + 2CrO_3 \xrightarrow{} 3(CH_3)_2CHCOOH + Cr_2O_3}



3. Με οξυγόνο:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + O_2 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCO_3H \xrightarrow{+(CH_3)_2CHCHO} 2(CH_3)_2CHCOOH}



4. Με αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου):


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + Ag_2O \xrightarrow{NH_4NO_3} (CH_3)_2CHCOOH + 2Ag \downarrow}



5. Με αντιδραστήρια Fehling:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + CuO \xrightarrow{NH_4NO_3} (CH_3)_2CHCOOH + Cu_2O \downarrow}



* Οι αντιδράσεις 4-5 παρουσιάζονται απλοποιημένες και χρησιμοποιούνται γενικά για την ανίχνευση αλδεϋδομάδας (-CHO).

### Οξείδωση προς μεθυλο-2-υδροξυπροπανάλη

Μπορεί να οξειδωθεί προς μεθυλο-2-υδροξυπροπανάλη με χρήση διοξειδίου του σεληνίου


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + SeO_2 \xrightarrow{} (CH_3)_2C(OH)CHO + Se }



### Προσθήκη ύδατος

Με προσθήκη ύδατος σε προπανάλη παράγεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής μεθυλοπροπανοδιόλη-1,1:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + H_2O \overrightarrow\longleftarrow (CH_3)_2CHCH(OH)_2 }



### Προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης παράγεται 2-ισοπροπυλο-1,3-διοξολάνιο:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + HOCH_2CH_2OH \xrightarrow{H^+} H_2O + }  80 px


### Προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης παράγεται 2-ισοπροπυλο-1,3-διθειολάνιο:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + HSCH_2CH_2SH \xrightarrow{H^+} H_2O + }  80 px


* Το 2-ισοπροπυλο-1,3-διθειολάνιο μπορεί να υποστεί αποθείωση Raney με νικέλιο και υδρογόνο, σχηματίζοντας μεθυλοπροπάνιο και αιθάνιο:

80 px  \mathrm{+ 2Ni + 2H_2 \xrightarrow{\triangle} (CH_3)_3CH + CH_3CH_3 + 2NiS } 


### Αντιδράσεις με αζωτούχες ενώσεις

Αντιδρά με αρκετά είδη αζωτούχων ενώσεων του γενικού τύπου NH2A, όπου το A μπορεί να είναι υδρογόνο, αλκύλιο, υδροξύλιο, αμινοξάδα και διάφορα άλλα. Με βάση τον γενικό τύπο η γενική αντίδραση είναι η ακόλουθη:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + NH_2A \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH=NA + H_2O}



* Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:

1. Με αμμωνία παράγεται 2-μεθυλο-1-προπανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = H:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + NH_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH=NH + H_2O}



2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται Ν-αλκυλομεθυλο-1-προπανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + RNH_2 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHH=NR + H_2O}



3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται μεθυλο-1-προπανοξίμη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + NH_2OH \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH=NOH + H_2O}



4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά 2-μεθυλο-1-προπανυδραζόνη και με περίσσεια προπανάλης δι(μεθυλοπροπυλιδεν)αζίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH2:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{-H_2O} (CH_3)_2CHCH=NNH_2 \xrightarrow{+(CH_3)_2CHCHO} (CH_3)_2CHCH=NN=CHCH(CH_3)_2}



5. Με φαινυλυδραζίνη παράγεαι 1-(μεθυλοπροπυλιδενο)-2-φαινυλυδραζόνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHPh::


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + NH_2NHPh \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH=NNHPh + H_2O}



6. Με υδραζινομεθαναμίδιο παράγεται (2-(μεθυλοπροπυλιδεν)υδραζινο)μεθαναμίδιο. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NCONH2:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + H_2NNHCONH_2 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH=NNHCONH_2 + H_2O}



### Συμπύκνωση με δευτεροταγείς αμίνες

Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (RNHR') παράγεται αρχικά 1-(διαλκυλαμινο)-2-μεθυλο-1-προπανόλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει Ν,Ν-διαλκυλο-2-μεθυλο-1-προπεν-1-αμίνη:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + RNHR\acute{} \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH(OH)N(R)R \acute{} \xrightarrow{\pi. H_2SO_4} (CH_3)_2C=CHN(R)R \acute{} + H_2O}



### Αλδολική συμπύκνωση

Με επίδραση βάσης έχουμε τη λεγόμενη αλδολική συμπύκνωση, η οποία όταν γίνεται με τον εαυτό της, παράγεται αρχικά 2,2,4-τριμεθυλο-3-υδροξυπεντανάλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει 2,2,4-τριμεθυλοπεντεν-3-άλη:


\mathrm{2(CH_3)_2CHCHO \xrightarrow{OH^-} (CH_3)_2CHCH(OH)C(CH_3)_2CHO \xrightarrow{\pi. H_2SO_4} (CH_3)_2C=CHC(CH_3)_2CHO + H_2O }



### Συμπύκνωση με «ενεργές» μεθυλενομάδες

Με την επίδραση «ενεργών» μεθυλενομάδων, δηλαδή ενώσεων του γενικού τύπου XCH2Y, όπου X,Y ηλεκτραρνητικές ομάδες όπως π.χ. κυανομάδα (CN), καρβαλκοξυομάδα (COOR), έχουμε την αντίδραση Knoevenagel:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + XCH_2Y \xrightarrow{OH^-} (CH_3)_2CHCH=CH(X)Y + H_2O }



### Επίδραση φωσφοροϋλιδίων

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph3P+C-(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 1,1-διαλκυλο-3-μεθυλο-1-βουτένιο:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + Ph_3P^+C^-(R)R \acute{} \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH=CH(R)R \acute{} + Ph_3PO }


### Προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων

Είναι δυνατή η προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων στον διπλό δεσμό C=Ο που περιέχει η μεθυλοπροπανάλη. Π.χ.::

1. Με προσθήκη υδροκυανίου παράγεται αρχικά 3-μεθυλο-2-υδροξυβουτανονιτρίλιο, από το οποίο με υδρόλυση μπορεί να παραχθεί 3-μεθυλο-2-υδροξυβουτανικό οξύ:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + HCN \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH(OH)CN \xrightarrow{+2H_2O} (CH_3)_2CHCH(OH)COONH_4 \xrightarrow{+HCl} (CH_3)_2CHCH(OH)COOH + NH_4Cl }


2. Με προσθήκη όξινου θειικού νατρίου παράγεται μεθυλο-1-υδροξυπροπανοσουλφονικό οξύ-1:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + NaHSO_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH(OH)SO_3Na \xrightarrow{+HCl} (CH_3)_2CHCH(OH)SO_3H + NaCl }


3. Με προσθήκη αλκυλομαγνησιοαλογονιδίου (RMgX) παράγεται 2-μεθυλο-1-αλκυλοπροπανόλη-1:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + RMgX \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCH(OMgX)R \xrightarrow{+H_2O} (CH_3)_2CHCH(OH)R + Mg(OH)X \downarrow }


4. Με προσθήκη πενταχλωριούχου φωσφόρου παράγεται μεθυλο-1,1-διχλωροπροπάνιο:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + PCl_5 \xrightarrow{} (CH_3)_2CHCHCl_2 + POCl_3}


### Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X2) έχουμε προσθήκη του στην ταυτομερή μεθυλοπροπεν-1-όλης. Παράγεται αρχικά η ασταθής 1,2-διαλομεθυλο-1-προπανόλη που αφυδραλογονώνεται σχηματίζοντας τελικά 2-αλομεθυλοπροπανάλη:


\mathrm{(CH_3)_2C=CHOH + X_2 \xrightarrow{} (CH_3)_2CXCH(X)OH \xrightarrow{} (CH_3)_2CXCHO + HX}


### Επίδραση υδραζωτικού οξέος

Με επίδραση υδραζωτικού οξέος (αντίδραση Achmidt) παράγεται μεθυλοπροπανονιτρίλιο και ισοπροπυλαμινομεθανάλη:


\mathrm{2(CH_3)_2CHCHO + HN_3 \xrightarrow{H_2SO_4} (CH_3)_2CHCN + (CH_3)_2CHNHCHO + N_2 \uparrow}


### Προσθήκη αλκοολών

Με προσθήκη αλκοόλης (ROH) παράγεται αρχικά 1-αλκοξυ-2-μεθυλο-1-προπανόλη και έπειτα, με περίσσεια αλκοόλης 1,1-διαλκοξυ-2-μεθυλοπροπάνιο:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + ROH \xrightarrow{H^+} (CH_3)_2CHCH(OR)OH \xrightarrow{+ROH} (CH_3)_2CHCH(OR)_2 + H_2O}


### Αντίδραση Stracker

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε μσθυλοπροπανάλη παράγεται αρχικά 2-αμινο-3-μεθυλοβουτανονιτρίλιο και στη συνέχεια, με υδρόλυση, βαλίνη (ένα πρωτεϊνικό αμινοξύ):

\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + HCN + NH_3 \xrightarrow{-H_2O} (CH_3)_2CHCH(NH_2)CN \xrightarrow{+2H_2O} (CH_3)_2CHCH(NH_2)COOH + NH_3} 


### Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια

Με επίδραση βουτανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά 2-ισοπροπυλοξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi)
:

\mathrm{
CH_2=CH_2 + (CH_3)_2CHCHO \xrightarrow{hv}} 80 px


### Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται 2-μεθυλοβουτανάλη, διμεθυλοπροπανάλη, μεθυλοβουτανόνη και ισοπροπυλοξιράνιο:


\mathrm{(CH_3)_2CHCHO + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{2}{3} CH_3CH_2CH(CH_3)CHO + \frac{1}{9} (CH_3)_3CCHO + \frac{1}{9} (CH_3)_2CHCOCH_3 + KCl + H_2O + }  
\mathrm{+ \frac{1}{9}}
100 px


## Πηγές

* 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
* Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.

## Αναφορές και σημειώσεις


Κατηγορία:Αλκανάλες
Κατηγορία:C4
Κατηγορία:Αρωματικές ύλες