1,2-πενταδιένιο

Το **1,2-πενταδιένιο**  (αγγλικά: *1,2-pentadiene*) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο **[[C5H8|C<sub>5</sub>H<sub>8</sub>]]** και ημισυντακτικό τύπο **CH<sub>3</sub>CH<sub>2</sub>CH=C=CH<sub>2</sub>**. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκαδιενίων και στην κατηγορία των αλλενίων.

Το χημικά καθαρό 1,2-πενταδιένιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι εξαιρετικά εύφλεκτο υγρό.

## Δομή
Αυτός ο υδρογονάνθρακας έχει μόριο που αποτελείται από τρία (3) άτομα υδρογόνου και ένα αιθύλιο (-CH2CH3) ενωμένα με μια τριάδα ατόμων άνθρακα, που συνδέονται μεταξύ τους με δύο διαδοχικούς διπλούς δεσμούς. Το #1 και το #3 άτομα άνθρακα, που περιέχει,  βρίσκονται σε υβριδισμό sp², το #2 σε sp, ενώ τέλος τα #4 και #5 σε sp³. Τα άτομα C#1-C#3 είναι συγγραμμικά.

Οι δεσμοί, εκτός της συγγραμμικής ομάδας και της αιθυλομάδας, σχηματίζουν γωνίες περί τις 120°. Τα επίπεδα των δεσμών H-C#1-H και H-C#3-C#4 είναι κάθετα μεταξύ τους.

Η περιστροφή των δεσμών C=C=C απαιτεί (σχετικά) υψηλή ποσότητα ενέργειας, γιατί απαιτεί την (προσωρινή) διάσπαση ενός τουλάχιστον π-δεσμού.

Οι π-δεσμοί στο μόριο του 1,2-πενταδιενίου είναι υπεύθυνοι για τη χρήσιμη δραστικότητά του. Η περιοχή των διπλών δεσμών χαρακτηρίζεται από (σχετικά) υψηλή ηλεκτρονιακή πυκνότητα, ιδιαίτερα περί το #2 άτομο άνθρακα,που επομένως είναι ευάλωτη σε επιδράσεις ηλεκτρονιόφιλων. Πολλές αντιδράσεις του 1,2-πενταδιενίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του 1,2-πενταδιενίου.

## Παραγωγή

### Με απόσπαση αλογόνου
Με απόσπαση δύο (2) ισοδυνάμων αλογόνου (X2) από 1,2,2,3-τετραλοπεντάνιο παράγεται 1,2-πενταδιένιο:
\mathrm{ CH_3CH_2CHXCX_2CH_2X + 2Zn \xrightarrow{} CH_3CH_2CH=C=CH_2 + 2ZnX_2 }


## 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 η 1,2-.

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

\mathrm{CH_3CH_2CH=C=CH_2 + 7O_2 \xrightarrow{} 5CO_2 + 4H_2O + 3.038 \;kJ }


### Οζονόλυση
Με επίδραση όζοντος (O3, οζονόλυση) σε 1,2-πενταδιένιο, παράγεται ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε μεθανάλη, προπανάλη και διοξείδιο του άνθρακα:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + \frac{4}{3}O_3 \xrightarrow[Zn]{H_2O} CH_3CH_2CHO + HCHO + CO_2 }


### Διυδροξυλίωση
* Η διυδροξυλίωση 1,2-πενταδιενίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2):
1. Η επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγει 1-υδροξυ-2-πεντανόνη:
\mathrm{
5CH_3CH_2CH=C=CH_2  + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 5CH_3CH_2CH_2COCH_2OH + 4MnO + 2K_2SO_4 + 2H_2O }
2. Η επίδραση καρβοξυλικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου (Η2Ο2) παράγει 1-υδροξυ-2-πεντανόνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + H_2O_2 \xrightarrow{RCOOH} CH_3CH_2CH_2COCH_2OH   }
3. Η μέθοδος Σάρπλες (*Sharpless*) παράγει 1-υδροξυ-2-πεντανόνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + OsO_4 + 2H_2O + 2KOH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2COCH_2OH + K_2[OsO_2(OH)_4] }
4. Η μέθοδος Γούντγαρντ (*Woodward*) παράγει 1-υδροξυ-2-πεντανόνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + 2RCOOAg + I_2  \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2COCH_2OH + 2AgI + 2RCOOH }

* Ενδιάμεσα των μεθόδων 1-4 παράγεται 2-πεντενο-1,2-διόλη [CH3CH2CH=C(OH)CH2OH, ασταθής ενόλη] που ισομερειώνεται σε 1-υδροξυ-2-πεντανόνη:
5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,3-διυδροξυλίωση με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 1,2-πενταδιένιο, παρουσία νερού (H2O). Αντίδραση Πρινς (*Prins*). Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 1-υδροξυ-3-εξανόνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + HCHO + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3CH_2CH_2COCH_2CH_2OH }

* Ενδιάμεσα παράγεται 3-εξενο-1,3-διόλη [CH3CH2CH=C(OH)CH2CH2OH, ασταθής ενόλη], που ισομερειώνεται σε 1-υδροξυ-3-εξανόνη.

### Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου
Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγεται τελικά προπανικό οξύ και διοξείδιο του άνθρακα:
\mathrm{
3CH_3CH_2CH=C=CH_2 + 14KMnO_4 + 7H_2SO_4 \xrightarrow{} 3CH_3CH_2COOH + 6CO_2  + 14MnO_2 + 7K_2SO_4 + 10H_2O
}

* Ενδιάμεσα παράγεται και μεθανικό οξύ:

\mathrm{
3CH_3CH_2CH=C=CH_2 + 16KMnO_4 + 8H_2SO_4 \xrightarrow{} 3CH_3CH_2COOH + 3HCOOH + 3CO_2 + 16MnO_2 + 16K_2SO_4 + 8H_2O
}


### Ενυδάτωση
1. Επίδραση θειικού οξέος (H2SO4) και στη συνέχεια νερού (H2O, ενυδάτωση). Παράγεται 2-πεντανόνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + H_2O \xrightarrow{\pi.H_2SO_4} CH_3CH_2CH_2COCH_3
}

* Ενδιάμεσα παράγεται 2-πεντεν-2-όλη [CH3CH2CH=C(OH)CH3, ασταθής ενόλη] που ισομερειώνεται σε 2-πεντανόνη.
2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2). Παράγεται τρι(2-πεντενυλο)βοράνιο και στη συνέχεια 2-πεντεν-1-όλη:
\mathrm{
3CH_3CH_2CH=C=CH_2 + BH_3 \xrightarrow{} (CH_3CH_2CH=CHCH_2)_3B \xrightarrow{+3H_2O_2} 3CH_3CH_2CH=CHCH_2OH + H_3BO_3
}

* Προσθήκη διβορανίου (B2H4) έχει το ίδιο αποτέλεσμα.
3. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Πρινς (*Prins*)  με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 1,2-πενταδιένιο απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 2,3-εξαδιεν-1-όλη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + HCHO  \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3CH_2CH=C=CHCH_2OH }


### Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως
Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε 1,2-πενταδιένιο παράγεται 1-αλο-2-πεντανόνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + HOX \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2COCH_2X
}

* Ενδιάμεσα παράγεται 1-αλο-2-πεντεν-2-όλη (ασταθής ενόλη), που τελικά ισομερειώνεται σε 1-αλοπεντανόνη.
* Η παραπάνω αντίδραση ισχύει όταν X: Cl, Br και I. Αν X = F, παράγεται 2-φθορο-2-πεντεν-1-όλη:

\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + HOF \xrightarrow{} CH_3CH_2CH=CFCH_2OH
}


### Καταλυτική υδρογόνωση
Με καταλυτική υδρογόνωση 1,2-πενταδιενίου σχηματίζεται αρχικά 2-πεντένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου) πεντάνιο:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} CH_3CH_2CH=CHCH_3 \xrightarrow[+ H_2]{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_3
}


### Αλογόνωση
1. Με προσθήκη αλογόνου (X2, αλογόνωση) σε 1,2-πενταδιένιο έχουμε προσθήκη στους διπλούς δεσμούς. Παράγεται αρχικά 1,2-διαλο-2-πεντένιο και στη συνέχεια, με περίσσεια αλογόνου, 1,2,2,3-τετραλοπεντάνιο. Π.χ.:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + X_2 \xrightarrow{CCl_4} CH_3CH_2CH=CXCH_2X \xrightarrow[+X_2]{CCl_4} CH_3CH_2CHXCX_2CH_2X
}
2. Υποκατάσταση σε αλλυλική θέση, δηλαδή σε α θέση ως προς τους διπλούς δεσμούς. Παράγεται 4-αλο-1,2-πενταδιένιο: Π.χ.:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + X_2 \xrightarrow{\triangle} CH_3CHXCH=C=CH_2 + HX
}

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

### Υδραλογόνωση
Με προσθήκη υδραλογόνων (HX, υδραλογόνωση) σε 1,2-πενταδιένιο παράγεται αρχικά 2-αλο-2-πεντένιο και στη συνέχεια, με περίσσεια υδραλογόνου, 2,2-διαλοπεντάνιο:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + HX \xrightarrow{} CH_3CH_2CH=CXCH_3 \xrightarrow{+HX} CH_3CH_2CH_2CX_2CH_3
}


### Υδροκυάνωση
Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN, υδροκυάνωση) σε 1,2-πενταδιένιο παράγεται 2-μεθυλο-2-πεντενoνιτρίλιο:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2  + HCN \xrightarrow{} CH_3CH_2CH=C(CH_3)CN
}


### Καταλυτική αμμωνίωση
1. Προσθήκη αμμωνίας (NH3). Παράγεται αρχικά 2-πεντεν-2-αμίνη, που τελικά ισομερειώνεται σε 2-πεντενιμίνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + NH_3 \xrightarrow{Ti \;\acute{\eta}\; Zr} CH_3CH_2CH=C(NH_2)CH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2C(CH_3)=NH}

* Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.
2. Προσθήκη πρωτοταγούς αμίνης. Π.χ. με μεθυλαμίνη παράγεται Ν-μεθυλο-2-πεντεν-2-αμίνη, που τελικά ισομερειώνεται σε Ν-μεθυλο-2-πεντανιμίνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + CH_3NH_2 \xrightarrow{Ti \;\acute{\eta}\; Zr} CH_3CH_2CH=C(NHCH_3)CH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2C(CH_3)=NCH_3
}


3. Προσθήκη δευτεροταγούς αμίνης. Π.χ. με διμεθυλαμίνη παράγεται N,N-διμεθυλο-2-πεντεν-2-αμίνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + CH_3NHCH_3 \xrightarrow{Ti \;\acute{\eta}\; Zr} CH_3CH_2CH=C[N(CH_3)_2]CH_3 }


### Καταλυτική φορμυλίωση
Με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε 1,2-πενταδιένιο παράγεται 2-μεθυλο-2-πεντενάλη ή 3-εξενάλη. Π.χ.:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + CO + H_2 \xrightarrow[10 - 100 \; atm, 40^oC-100^oC]{Co \;\acute{\eta}\; Rh} xCH_3CH_2CH=C(CH_3)CHO + (1-x)CH_3CH_2CH=CHCH_2CHO 
}

* Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.
* Όπου \mathrm{x \in [0,1]}. Εξαρτάται από την επιλογή του καταλύτη. Οι σχετικά ογκώδεις καταλύτες ευνοούν το δεύτερο παραγωγο.

### Προσθήκη αλδεΰδών ή κετονών κατά Prins
Με επίδραση περίσσειας αλδευδών ή κετονών σε προπένιο απουσία νερού, σε χαμηλή θερμοκρασία παράγεται παράγωγο διοξανίου. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 4-προπυλιδενο-1,3-διοξάνιο και 5-προπυλιδενο-1,3-διοξάνιο:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=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}} σύνδεσμος=https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CF%81%CF%87%CE%B5%CE%AF%CE%BF:4-propylidene-1,3-dioxane.svg|116x116εσ \mathrm{+\frac{1}{2}} 93x93εσ


### Αντίδραση Diels–Adler
Κατά την επίδραση αλκαδιενίου (διένιου) σε 1,2-πενταδιένιο (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη (αντίδραση Ντιλς-Άλντερ)  που οδηγεί σε παραγωγή παραγώγου κυκλοεξενίου. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο παίρνουμε 4-προπυλιδενοκυκλοεξένιο:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2  + CH_2=CHCH=CH_2 \xrightarrow{} } 144x144εσ


### Αντίδραση Pauson-Khand
Κατά την επίδραση αλκίνια και μονοξειδίου του άνθρακα (CO) σε 1,2--πενταδιένιο έχουμε την ονομαζόμενη αντίδραση Παύσον-Χαντ (*Pauson-Khand*) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοπεντενόνης. Π.χ. με αιθίνιο παράγεται μείγμα από 4-προπυλιδενο-2-κυκλοπεντενόνη και 5-προπυλιδενο-2-κυκλοπεντενόνη:
\mathrm{
CH_3CH_2CH=C=CH_2 + HC \equiv CH + CO \xrightarrow{Co_2(CO)_8} \frac{1}{2}} 72x72εσ \mathrm{+  \frac{1}{2}} 80x80εσ


## 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:Αλλένια
Κατηγορία:C5