Φουλβένιο

Το («μητρικό») φουλβένιο (αγγλικά fulvene) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C₆H₆. Είναι αλεικυκλικός υδρογονάνθρακας ισομερής με το βενζόλιο. Το χημικά καθαρό φουλβένιο, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, είναι πολύ τοξικό κιτρινωπό ελαιώδες υγρό, με περίεργη οσμή, που εύκολα πολυμερίζεται. Η εμπειρική ονομασία του προέρχεται από τη λατινική λέξη fulvus, που σημαίνει κίτρινο ή κοκκινοκίτρινο.

Ακόμη, ο όρος «φουλβένιο» επεκτείνεται, πέρα από τη «μητρική» ένωση, και σε μια ομάδα «θυγατρικών» παραγώγων οργανικών ενώσεων, που περιέχουν τον ίδιο μεθυλενοπενταδιενικό σκελετό με τη «μητρική» ένωση. Η ίδια η «μητρική» χημική ένωση σπάνια συναντιέται. Ο Γιοχάνες Θιέλε (Johannes Thiele) πιστώθηκε την ανακάλυψη του πεδίου εφαρμογής της αντίδρασης μεταξύ κυκλοπενταδιένιου και αλδεϋδών ή κετονών που αποδίδει τα έντονα χρωματισμένα «θυγατρικά» φουλβένια. Τα περισσότερα φουλβένια ακόμη παράγονται με αυτήν τη συνθετική οδό, δηλαδή ξεκινώντας από το κυκλοπενταδιένιο ή το άλας που σχηματίζεται με κατιόντα νατρίου και ανιόντα κυκλοπενταδιενίου. Στην πιο σύγχρονη σύνθεση φουλβενίων εμπλέκονται πρωτικοί διαλύτες και καταλυτικές ποσότητες αμινών, που οδηγούν σε πολύ υψηλότερες αποδόσεις.

Τέλος, ο όρος «n-φουλβένιο» αντιστοιχεί σε ευρύτερη ομάδα ενώσεων, που περιέχει κυκλικές ενώσεις όπως το τριφουλβένιο και το επταφουλβένιο. Κοινά χαρακτηριστικά αυτών είναι η μεθυλενομάδα (=CH₂) και ένας δακτύλιος με περιττό αριθμό ατόμων άνθρακα 2n + 1, και n αριθμό συζυγών (δηλαδή εναλλάξ) διπλών δεσμών, όπου n μη μηδενικός φυσικός αριθμός. Ο εξωκυκλικός διπλός δεσμός της μεθυλενομάδας σχηματίζει γωνιακή συζυγία με τους ενδοκυκλικούς συζυγείς διπλούς δεσμούς. Και με αυτήν την έννοια, υπάρχει επέκταση του όρου και σε «θυγατρικές» παράγωγες ενώσεις των n-φουλβενίων.

Παραγωγή

Το «μητρικό» φουλβένιο παράγεται με συμπύκνωση κυκλοπροπαδιένιου με μεθανάλη. Η αντίδραση ευνοείται παρουσία βάσεων:

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

Όπως ανακαλύφθηκε το 1957, μπορεί, επίσης, να παραχθεί από το βενζόλιο, με φωτοχημική ισομερείωση:

$\stackrel{hv}{\to }$

Χαρακτηριστικά

Όπως όλα τα φουλβένια, το «μητρικό» φουλβένιο είναι έντονα χρωματισμένο και πολύ δραστικό χημικά. Ανακαλύφθηκε το 1900 από το χημικό Γιοχάνες Θιέλε, που το ονόμασε έτσι (fulven) λόγω του κίτρινου χρώματος της ένωσης.

Το φουλβένιο αντιπροσωπεύεται από δυο δομές συντονισμού:

$\mathrm{⟷}$

Από την πρώτη δομή προέρχεται η ικανότητα του φουλβενίου και των «θυγατρικών» του παραγώγων να δίνουν αντίδραση Ντίελς - Άλντερ (Diels-Alder reaction) και μάλιστα τόσο ως διένιο, όσο και ως διενόφιλο. Δίνουν επίσης και άλλες αντιδράσεις προσθήκης.

Η δεύτερη δομή εξηγεί τη σημαντική διπολική ροπή του (1,1 D), καθώς και το έντονο χρώμα της ένωσης.

Συναρμοτής στη χημεία οργανομεταλλικών ενώσεων

Το 2,3,4,5-τετραμεθυλοφουλβένιο, που συμβολίζεται συντομογραφικά Me₄Fv, είναι ένας σχετικά συνηθισμένος συναρμοτής στην οργανομεταλλική χημεία. Είναι τυπικά αποτελέσματα της αποπρωτονίωσης των κατιονικών πενταμεθυλοκυκλοπενταδιενυλοσυμπλόκων. Κάποια σύμπλοκα Me₄Fv ονομάζονται σύμπλοκα tuck-in.

η⁴- και η⁶-σύμπλοκα φουλβενίων.

Δείτε επίσης

• Φουλβαλένιο
• Μεθυλενοκυκλοπροπένιο

Πηγές

• Παπαγεωργίου Β.Π., “Εφαρμοσμένη Οργανική Χημεία: Κυκλικές Ενώσεις”, Εκδόσεις Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1986.
• Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002
• Ηλεκτρονική Εγκυκλοπαίδεια “Επιστήμη & Ζωή”
• 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