Βουτενίνιο

Το βουτενίνιο ή βινυλακετυλένιο είναι το απολούστερο αλκενίνιο (δηλαδή άκυκλος υδρογονάνθρακας με ένα διπλό και έναν τριπλό δεσμό), με χημικό τύπο C₄H₄ και σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=CHC≡CH. Στις συνηθισμένες συνθήκες (T = 25 °C, P = 1 atm) είναι ένα άχρωμο αέριο που χρησιμοποιούνταν στη βιομηχανία πολυμερών. Ως αλκενίνιο, συνδυάζει τις συμπεριφορές των αλκενίων και των αλκινίων, εφόσον διαθέτει και τα δυο είδη δεσμών. Τα δυο (2) άτομα άνθρακα, του τριπλού δεσμού, που περιέχει βρίσκονται σε υβριδισμό sp και συνδέονται με τριπλό δεσμό, δηλαδή ένα (1) σ και δύο (2) π, ενώ τα (2) άτομα άνθρακα, του διπλού δεσμού, που περιέχει βρίσκονται σε υβριδισμό sp² και συνδέονται με διπλό δεσμό, δηλαδή ένα (1) σ και έναν (1) π. Έχει τα ακόλουθα πέντε (5) ισομερή θέσης:

1. Βουτατριένιο
2. Κυκλοβουταδιένιο
3. Μεθυλενοκυκολοπροπένιο
4. Δικυκλοβουτένιο-1
5. Δικυκλοβουτένιο-Δ^1,3

Παραγωγή

Με απόσπαση υδραλογόνων

1. Με απόσπαση δύο μορίων υδραλογόνου από 4,4-διαλοβουτένιο-1, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), παράγεται βουτενίνιο:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{X}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

2. Με απόσπαση ενός μορίου υδραλογόνου από 4-αλοβουτίνιο-1, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), παράγεται βουτενίνιο:

$\mathrm{X}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{X}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

3. Με απόσπαση τριών μορίων υδραλογόνου από 1,1,4-τριαλοβουτάνιο, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), παράγεται βουτενίνιο:

$\mathrm{X}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{X}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Με απόσπαση αλογόνων

1. Με απόσπαση δύο μορίων αλογόνου από 3,3,4,4-τετραλοβουτένιο-1, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται βουτενίνιο:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{Z}\mathrm{n}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{Z}\mathrm{n}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}$

2. Με απόσπαση ενός μορίου αλογόνου από 3,4-διαλοβουτίνιο-1, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται βουτενίνιο:

$\mathrm{X}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{X}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{Z}\mathrm{n}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{Z}\mathrm{n}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}$

3. Με απόσπαση τριών μορίων αλογόνου από 1,1,2,2,3,4-εξαλοβουτάνιο, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται βουτενίνιο:

$\mathrm{X}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{X}\mathrm{C}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{Z}\mathrm{n}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{Z}\mathrm{n}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}$

Με βινυλίωση αιθινίου

Το αιθινικό νάτριο μπορεί να βινυλιωθεί με βινυλαλογονίδιο:

$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\stackrel{-\frac{1}{2}{H}_2}{\to }\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{a}\stackrel{+C{H}_2=CHX}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{X}$

Με διμερισμό αιθινίου

Το αιθίνιο διμερίζεται προς βουτενίνιο παρουσία χλωριούχου υποχαλκού (Cu₂Cl₂):

$\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\stackrel{C{u}_{2}C{l}_2}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

• Εμφανίζει όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακόρεστων υδρογονανθράκων. Ο τριπλός δεσμός αντιδρά πρώτος.

Ενυδάτωση

Με επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση) σε βουτενίνιο, παρουσία ιόντων υδραργύρου (Hg), παράγεται 3-υδροξυβουτενόνη(CH₂=CHCOCH₃) :

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\underset{H_{2}S{O}_4}{\overset{H{g}^{2+}}{\to }}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{)}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

• Ενδιάμεσα παράγεται βουταδιεν-1,3-όλη-2 (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε βουτενόνη, που υφίσταται προσθήκη της περίσσειας ύδατος στο διπλό δεσμό, παράγοντας τελικά 3-υδροξυβουτενόνη.

Προσθήκη υπαλογονώδους οξέος

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε βουτενίνιο παράγεται 1,4-διαλο-3-υδροξυβουτανόνη:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{X}\stackrel{}{\to }\mathrm{X}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{)}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{X}$

• Το HOX παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:

$\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{X}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{X}$

• Ενδιάμεσα παράγεται αρχικά 1-αλοβουταδιεν-1,3-όλη-2 (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε 1-αλοβουτενόνη, που υφίσταται προσθήκη της περίσσειας υπαλογονώδους οξός στο διπλό δεσμό, παράγοντας τελικά 1,4-διαλο-3-υδροξυβουτανόνη

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