Βρωμαιθένιο

Από testwiki
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Πρότυπο:Πληροφορίες χημικής ένωσης

Το βινυλοβρωμίδιο ή βρωμαιθένιο ή βρωμαιθυλένιο είναι η χημική ένωση με χημικό τύπο C2H3Br και σύντομο συντακτικό CH2=CHBr. Ανήκει στα αλκενυλοαλογονίδια, δηλαδή στα άκυκλα μονοακόρεστα, δηλαδή με ένα διπλό δεσμό, οργανομονοαλογονίδια. Είναι διαλυτό στο χλωροφόρμιο (CHCl3), στην αιθανόλη (CH3CH2OH), στον διαιθυλαιθέρα (CH3CH2OCH2CH3), στην προπσνόνη (CH3COCH3) και στο βενζόλιο (PhH). Η κύρια χρήση του είναι να πολυμερίζεται, για την παραγωγή πολυβινυλοβρωμίδιου, και η παραγωγή διάφορων παραγώγων του.

Ονοματολογία

Η ονομασία «βρωμαιθένιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα: Η ονομασία διαιρείται σε δύο (2) κύρια τμήματα: Το δεξί αναφέρεται στη δομή της «κύριας ανθρακικής» αλυσίδας που φέρει την «κύρια χαρακτητιστική ομάδα», εφόσον υπάρχει και προβλέπεται γι' αυτήν χαρακτηριστική κατάληξη, ενώ το αριστερό στους «υποκαταστάτες» (δηλαδή τυχόν «δευτερεύουσες χαρακτηριστικές ομάδες» ή και κύριες χαρακτηριστικές ομάδες για τις οποίες δεν έχουν προβλεδθεί χαρακτηριστικές καταλήξεις) ή και τις «διακλαδώσεις» (δηλαδή τυχόν δευτερεύουσες ανθρακικές αλυσίδες). Στη συγκεκριμένη ένωση, υπάρχει το αρχικό πρόθεμα «βρωμ(ο)-» που δηλώνει την ύπαρξη ενός (1) ατόμου βρωμίου ως κύριας χαρακτηριστικής ομάδας αλλά χωρίς προβλεπόμενη κατάληξη. Ως προς το τμήμα που αφορά την κύρια ανθρακική αλυσιδα ισχύουν τα ακόλουθα: το πρόθεμα «αιθ-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) 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 κύρια χαρακτηριστική ομάδα και προβλεπόμενη χαρακτηριστική κατάληξη.

Μοριακή δομή

Δεσμοί
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp2-1s 99 pm 3% C- H+
C=C σ 2sp2-2sp2 134 pm
π 2p-2p
C-Br σ 2sp2-4sp3 181 pm 2% C+ Br-
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
C#2 -0,09
Br -0,02
C#1 -0,01
Η (C-H) +0,03

Παραγωγή

Από αιθίνιο

Με μερική υδροβρωμίωση αιθινίου παράγεται βινυλοβρωμίδιο[1]:

HCCH+HBrCH2=CHBr

Από αλοβρωμοαιθάνιο

Με απόσπαση ενός ατόμου υδραλογόνου από 1-αλο-1-βρωμοαιθάνιο ή 1-αλο-2-βρωμοαιθάνιο, όπου το άλλο αλογόνο δεν πρέπει να είναι φθόριο ούτε χλώριο, παράγεται βινυλοβρωμίδιο[2]:

CH3CHXBr+NaOHROHCH2=CHBr+NaX
ή
BrCH2CH2X+NaOHROHCH2=CHBr+NaX

Με αφυδάτωση 2-βρωμοαιθανόλης

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-βρωμοαιθανόλης παράγεται βινυλοβρωμίδιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηηλές θερμοκρασίες, >150 °C[3]:

BrCH2CH2OH>150oCπ.H2SO4CH2=CHBr+H2O

Με απόσπαση αλογόνου

Με απόσπαση αλογόνου (X2) από 1,2-διαλο-1-βρωμοαιθάνιο παράγεται βινυλοβρωμίδιο. Τα άλλα αλογόνα δεν πρέπrι να είναι φθόριο ούτε χλώριο[4]:

XCH2CHXBr+ZnCH2=CHBr+ZnX2

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση βρωμοαιθινίου παράγεται βινυλοβρωμίδιο[5]

HCCBr+H2Niη´Pdη´PtCH2=CHBr

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

  • Παρέχει δυνατότητες προσθήκης στο διπλό του δεσμό, όσο και προσθήκης ή απόσπασης με το αλογόνο του, το οποίο είναι και το δεύτερο καλύτερο (μετά το ιώδιο) για τέτοιες αντιδράσεις.

Αντιδράσεις προσθήκης στο διπλό δεσμό

Ενυδάτωση

1. Επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση). Παράγεται αιθανάλη[6]:

CH2=CHBr+H2SO4CH3CH(Br)OSO3HH2SO4+H2OCH3CH(Br)OHHBrCH2=CHOHCH3CHO

2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου. Παράγεται τρι(2-(βρωμοαιθυλο))βοράνιο και στη συνέχεια 2-βρωμοαιθανόλη[7]:

CH2=CHBr+BH3BrCH2CH2BH2+CH2=CH2(BrCH2CH2)2BH+CH2=CH2(BrCH2CH2)3B+3H2O23BrCH2CH2OH+H3BO3

3. Αντίδραση με οξικό υδράργυρο και έπειτα αναγωγή, αρχικά παράγεται 1-βρωμοαιθανόλη που αφυδροβρωμιώνεται παράγοντας αιθενόλη, η οποία τελικά ισομερειώνεται σε αιθανάλη:

CH2=CHBr+(CH3COO)2Hg+H2OCH3COOHEt2OCH3COOHgCH2CH(Br)OH+NaBH4+NaOHCH3CH(Br)OH+Hg+CH3COONa+Na[BH3OH]
CH3CH(Br)OHHBrCH2=CHOHCH3CHO

4. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Prins με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε αιθένιο απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 2-βρωμοπροπεν-2-όλη-1:

CH2=CHBr+HCHOH2SO4CH2=CBrCH2OH

Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε βινυλοβρωμίδιο παράγεται αλαιθανάλη[8]:

CH2=CHBr+HOXXCH2CH(Br)OHHBrXCH=CHOHXCH2CHO

  • Το HOX παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:

2H2O+X22HOX

Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση βινυλοβρωμιδίου σχηματίζεται αιθυλοβρωμίδιο. Π.χ.[9]:

CH2=CHBr+H2Niη´Pdη´PtCH3CHBr

Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε βινυλοβρωμίδιο έχουμε προσθήκη στο διπλό δεσμό. Παράγεται 1-βρωμο-1,2-διαλοαιθάνιο. Π.χ.[10]:

CH2=CHBr+X2CBr4XCH2CHBrX

Υδραλογόνωση

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε βινυλοβρωμίδιο παράγεται 1-αλο-1-βρωμοαιθάνιο[11]:

CH2=CHBr+HXCH3CHBrX

Υδροκυάνωση

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε βινυλοβρωμίδιο παράγεται 2-βρωμοπροπανονιτρίλιο:

CH2=CHBr+HCNCH3CBrCN

Καταλυτική φορμυλίωση

Με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε βινυλοβρωμίδιο παράγεται μίγμα 2-βρωμοπροπανάλης και 3-βρωμοπροπανάλης. Π.χ.:

CH2=CHBr+CO+H210100atm,40oC100oCCoη´RhxCH3CHBrCHO+(1x)BrCH2CH2CHO

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

Διυδροξυλίωση

Η διυδροξυλίωση προπενίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2[12]:

1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου. Παράγει υδροξυαιθανάλη:

5CH2=CHBr+4KMnO4+2H2SO45HOCH2CH(Br)OH+4MnO+2K2SO4+2H2O
HOCH2CH(Br)OHHBrHOCH=CHOHHOCH2CHO

2. Επίδραση καρβονικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου. Παράγει υδροξυαιθανάλη:

CH2=CHBr+H2O2RCOOHHOCH2CH(Br)OH
HOCH2CH(Br)OHHBrHOCH=CHOHHOCH2CHO

3. Μέθοδος Sharpless. Παράγει υδροξυαιθανάλη:

CH2=CHBr+OsO4+2H2O+2KOHHOCH2CH(Br)OH+K2[OsO2(OH)4]
HOCH2CH(Br)OHHBrHOCH=CHOHHOCH2CHO

4. Μέθοδος Woodward. Παράγει προπανοδιόλη-1,2:

CH2=CHBr+2RCOOAg+I2HOCH2CH(Br)OH+2AgBr+2RCOOH
HOCH2CH(Br)OHHBrHOCH=CHOHHOCH2CHO

5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,3-διυδροξυλίωση με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε βινυλοβρωμίδιο, παρουσία νερού. Αντίδραση Prins. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 2-βρωμοπροπανοδιόλη-1,3:

CH2=CHBr+HCHO+H2OH2SO4HOCH2CHBrCH2OH

Οζονόλυση

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε προπένιο, παράγεται ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε μεθανάλη και φορμυλοβρωμίδιο[13]:

CH2=CHBr+23O3ZnH2OHCHO+HCOBr

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγονται μεθανικό οξύ και βρωμομεθανικό οξύ[14]:

5CH2=CHBr+8KMnO4+4H2SO45HCOOH+5BrCOOH+8MnO2+4K2SO4+4H2O

Προσθήκη αλδεΰδών ή κετονών κατά Prins

Με επίδραση περίσσειας αλδευδών ή κετονών σε βινυλοβρωμίδιο απουσία νερού, σε χαμηλή θερμοκρασία παράγεται παράγωγο διοξανίου. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται σχεδόν ισομοριακό μίγμα 4-βρωμο-1,3-διοξάνιου και 4-βρωμο-1,3-διοξάνιου:

CH2=CHBr+2HCHOχαμηλη´θϵρμoκρασι´αH2SO412 +12

Αντίδραση Diels–Adler

Κατά την επίδραση αλκαδιενίου (διένιου) σε βινυλοβρωμίδιο (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη (αντίδραση Diels–Adler) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοεξενίου. Π.χ. με βουταδιένιο-1,3 παίρνουμε 4-βρωμοκυκλοεξένιο[15]:

CH2=CHBr+CH2=CHCH=CH2

Αντίδραση Pauson-Khand

Κατά την επίδραση αλκίνια και μονοξειδίου του άνθρακα σε βινυλοβρωμίδιο έχουμε την ονομαζόμενη αντίδραση Pauson-Khand που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοπεντόνης. Π.χ. με αιθίνιο παράγονται 4-βρωμοκυκλοπεντεν-2-όνη και 5-βρωμοκυκλοπεντεν-2-όνη:

CH2=CHBr+HCCH+COCo2(CO)812 +12

Πολυμερισμός

Διακρίνονται τα ακόλουθα είδη πολυμερισμού βινυλοβρωμίδιο, που όλα παράγουν πολυβινυλοβρωμίδιο (PVB)[16]:
1. Κατιονικός. Π.χ.:

vCH2=CHBrH+[CH2CHBr]v

2.. Ελευθέρων ριζών. Π.χ.:

vCH2=CHBrROOR[CH2CHBr]v

Αντιδράσεις υποκατάστασης βρωμίου

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Υδρόλυση με διάλυμα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) προς αιθανάλη (CH3OH)[17]:

CH2=CHBr+AgOHAgBrCH2=CHOHCH3CHO

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς αλκυλβινυλυλαιθέρα (CH2=CHOR)[17]:

CH2=CHBr+RONaCH2=CHOR+NaBr

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς αλκενίνιο (RC≡CCH3). Π.χ.[17]:

CH2=CHBr+RCCNaRCCCH=CH2+NaBr

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) προς καρβονικό βινυλεστέρα (RCOOCH=CH2)[17]:

CH2=CHBr+RCOONaRCOOCH=CH2+NaBr

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς προπενονιτρίλιο (CH2=CHCN)[17]:

CH2=CHBr+NaCNCH2=CHCN+NaBr

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) προς αλκένιο[17]:

CH2=CHBr+RLiRCH=CH2+LiBr

Υποκατάσταση από σουλφυδρύλιο

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) προς αιθανοθειάλη (CH3CHS)[17]:

CH2=CHBr+NaSHNaBrCH2=CHSHCH3CHS

  • Αρχικά παράγεται αιθενοθειόλη που ισομερειώνεται προς αιθανοθειάλη.

Υποκατάσταση από αλκυλοσουλφύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) προς αλκυλβινυλοθειαιθέρα (RSCH=CH2)[17]:

CH2=CHBr+RSNaRSCH=CH2+NaBr

Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη (PH3) προς βινυλοφωσφίνη (CH2=CHPH2)[18]:

CH2=CHBr+PH3CH2=CHPH2+HBr

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) προς νιτροαιθένιο (CH2=CHNO2)[19]:

CH2=CHBr+AgNO2CH2=CHNO2+AgBr

Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με βινυλίωση κατά Friedel-Crafts βενζολίου παράγεται στυρόλιο:

PhH+CH2=CHBrFeBr2PhCH=CH2+HBr

Υποκατάσταση από μέταλλα

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται βινυλολίθιο:

CH2=CHBr+2Li|Et2O|CH2=CHLi+LiBr

2. Με μαγνήσιο (Mg) (αντιδραστήριο Grignard)[20]:

CH2=CHBr+Mg|Et2O|CH2=CHMgBr

Απόσπαση του υδροβρωμίου

Με επίδραση διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) σε αλκοόλη αφυδροβρωμιώνεται προς αιθίνιο[2]:

CH2=CHBr+NaOHROHHCCH+NaBr+H2O

Σημειώσεις και αναφορές

  1. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.1., X = Br
  2. 2,0 2,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α
  3. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.
  4. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.158, §6.9.4.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.3.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.2.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.10.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.8.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 160, §6.10.2.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.11.
  17. 17,0 17,1 17,2 17,3 17,4 17,5 17,6 17,7 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.3.Α1, R = CH3, X = Br.
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = CH3, X = Br.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5, R = CH3, X = Br.

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

Πρότυπο:Αλκενυλοαλογονίδια