Κουμένιο

Από testwiki
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Πρότυπο:Πληροφορίες χημικής ένωσης

To κουμένιο ή ισοπροπυλοβενζόλιο ή ισοπροπυλοβενζένιο ή ισοπροπυλοκυκλοεξατριένιο ή 2-φαινυλοπροπάνιο είναι ένα αρένιο με σύντομο συντακτικό τύπο PhCH(CH3)2. Σχεδόν όλο το κουμένιο που παράγεται σε καθαρή κατάσταση σε βιομημανική κλίμακα μετατρέπεται, μέσω της διεργασίας κουμενίου, σε δυο σημαντικά χημικά προϊόντα, τη φαινόλη και την ακετόνη.

Δομή

Δεσμοί[1]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C#1΄,#2΄,#1΄΄-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C#2-#6-H σ 2sp2-1s 106 pm 3% C- H+
C#1-#6-C#2-#6,#1 σ 2sp2-2sp2 147 pm
C#1...C#6' π[2] 2p-2p 147 pm
C#1΄-C#1 σ 2sp3-2sp2 151 pm
C#1΄-C#2' σ 2sp3-2sp3 154 pm
C#1΄-C#1΄΄ σ 2sp3-2sp3 154 pm
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
C#2΄,#1΄΄ -0,09
C#2-#6,#1΄ -0,03
C#1 0,00
H +0,03

Παραγωγή

Ισοπροπυλίωση βενζολίου

1. Βιομηχανικά γίνεται συνήθως με καταλυτική προσθήκη βενζολίου σε προπένιο[3]:

PhH+CH2=CHCH3Al2O3H3PO4PhCH(CH3)2

2. Με ισοπροπυλίωση βενζολίου κατά Friedel-Crafts, παράγεται κουμένιο[4]:

PhH+CH3CHXCH3AlCl3PhCH(CH3)2+HX

Μέθοδος Fitting

Από φαινυλαλογονίδιο (PhX), με τη μεθοδο Fitting, παράγεται κουμένιο[5]:

PhX+2NaNaXPhNa+CH3CHXCH3PhCH(CH3)2+NaX

Μέθοδος Grignard

Από φαινυλαλογονίδιο (PhX), με τη μέθοδο Grignard, παράγεται κουμένιο[6]:

PhX+Mg|Et2O|PhMgX+CH3CHXCH3PhCH(CH3)2+MgX2

Με αποκαρβοξυλίωση κατάλληλων καρβοξυλικών οξέων

1. Από 2-φαινυλοβουτανικό οξύ, με αποκαρβοξυλίωση παράγεται κουμένιο[7]:

PhCH(CH3)CH2COOH+NaOHPhCH(CH3)CH2COONa+H2O
PhCH(CH3)CH2COONa+H2OPhCH(CH3)2+NaHCO3

2. Από οποιοδήποτε ισοπροπυλοβενζοϊκό οξύ:

iPrC6H4COOH+iPrC6H4COONa+H2O
iPrC6H4COONa+H2OPhCH(CH3)2+NaHCO3

Με αναγωγή οξυγονούχων ενώσεων

1. Από οποιαδήπτε ισοπροπυλοφαινόλη, με αποξυγόνωση, παράγεται κουμένιο[8]:

iPrC6H4OH+ZnPhCH(CH3)2+ZnO

2. Από 2-φαινυλοπροπανάλη, με τη μέθοδο Wolff-Kishner, παράγεται κουμένιο.[9] Π.χ.:

PhCH(CH3)CHO+NH2NH2H2OPhCH(CH3)CH=NHNH2KOHPhCH(CH3)2+N2

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα

  • Ο βενζολικός δακτύλιος στο κουμένιο είναι ελαφρά ενεργοποιημένος σε σχέση με το βενζόλιο, με αποτέλεσμα οι αντιδράσεις αρωματικής ηλεκτρονιόφιλης υποκατάστασης να γίνονται με λίγο μεγαλύτερη ταχύτητα και παράγονται κυρίως ο- και π- διπαράγωγα του βενζολίου.
  • Οι περισσότερες απόπειρες υποκατάστασης των υδρογόνων έχουν σαν αποτέλσμα την υποκατάσταση και εκείνων τοu αρωματικού δακτυλίου. Ο μόνος μηχανισμός που ευνοεί την υποκατάσταση στο ισοπροπύλιο είναι ο SN2, που ευνοείται από απρωτικούς και μη πολικούς διαλύτες. Ο SN1 μηχανισμός και η φωτοχημική αλογόνωση ευνοεί την υποκατάσταση στον αρωματικό δακτύλιο.

Καταλυτική οξείδωση

Με καταλυτική οξείδωση κουμένιου παράγεται φαινόλη και προπανόνη[10]:

PhCH(CH3)2+O2PhOH+CH3COCH3

Καταλυτική αφυδρογόνωση

Αυτή είναι μια βιομηχανική εφαρμογή του κουμένιου, από την οποία παράγεται 2-φαινυλοπροπένιο:

PhCH(CH3)2Pd,PtPhC(CH3)=CH2+H2

Νίτρωση

Με νίτρωση παράγει o- και π- ισοπροπυλονιτροβενζόλιο[11]::

PhCH(CH3)2+HNO3π.H2SO4o,πiPrC6H4NO2+H2O

Σουλφούρωση

Με σουλφολυρωση παράγει o- και π- ισοπροπυλοβενζοσουλφονικό οξύ[11]:

PhCH(CH3)2+H2SO4o,πiPrC6H4SO3H+H2O

Αλογόνωση

Με αλογόνωση παράγει o- και π- αλισοπροπυλοβενζόλιο[11]:

PhCH(CH3)2+X2AlX3o,πiPrC6H4X+HX

  • όπου Χ Cl ή Br. Τα άλλα φαινυλαλονονίδια προκύπτουν σε δεύτερη φάση με υποκατάσταση αυτών με χρήση KI ή Hg2F2, αντίστοιχα.
  • Ειδικά για το βρώμιο καλύτερος καταλύτης είναι ο FeBr3.
  • Αν χρησιμοποιηθεί φωτοχημική αλογόνωση παράγεται κυρίως PhCX(CH3)2.

Αλκυλίωση

Αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts[11]:

PhCH(CH3)2+RXAlX3o,πiPrC6H4R+HX

Ακυλίωση

Ακυλίωση κατά Friedel-Crafts[11]:

PhCH(CH3)2+RCOXAlX3o,πiPrC6H4COR+HX

Υδροξυλίωση

Υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts προς o- και π- ισοπροπυλοφαινόλη[11]:

PhCH(CH3)2+XOHAlX3o,πiPrC6H4OH+HX

Αμίνωση

Αμίνωση κατά Friedel-Crafts προς o- και π- ισοπροπυλανιλίνη[11]:

PhCH(CH3)2+NH2XAlX3o,πiPrC6H4NH2+HX

Καρβοξυλίωση

Καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts προς o- και π- ισοπροπυλοβενζοϊκό οξύ[11]:

PhCH(CH3)2+XCOOHAlX3o,πiPrC6H4COOH+HX

Αναγωγή

Αναγωγή προς ισοπροπυλοκυκλεξάνιο[12]:

PhCH(CH3)2+3H2Pt(C6H11)CH(CH3)2

Οζονόλυση

Με οζονόλυση παράγονται αιθανοδιάλη και 3-μεθυλο-2-οξοβουτανάλη[13]:

PhCH(CH3)2+2O3Zn+(CH3)2CHCOCHO+2HCOCHO

Οξείδωση

Με οξείδωση με KMnO4 παράγεται 2-φαινυλοπροπανόλη-2[13]:

3PhCH(CH3)2+4KMnO4+2H2SO43PhC(OH)(CH3)2+2MnO2+2K2SO4+5H2O

Αλομεθυλίωση

Με αλομεθυλίωση κατά Blanc παράγονται ορθοαλομεθυλισοπροπυλοβενζόλιο και παρααλομεθυλισοπροπυλοβενζόλιο[14]::

PhCH(CH3)2+HCHO+HXZnX223oC6H4(CH(CH3)2)CH2X+13πC6H4(CH(CH3)2)CH2X+H2O

Επίδραση καρβενίων

Με μεθυλένιο προς μεθυλισοπροπυλοβενζόλια, δευτεροταγές βουτυλοβενζόλιο, τριτοταγές βουτυλοβενζόλιο και ισοπροπυλοκυκλοεπτατριένια:

PhCH(CH3)2+CH3X+KOH518iPrC6H4Me+16PhsBu+118PhtBu+13C7H7iPr+KX+H2O

  • Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και γι' αυτό επικρατεί η αναλογία που προκύπτει από την αναλογία των ατόμων υδρογόνου: 12 συνολικά άτομα: 7 στο iPr και 5 στο βενζολικό δακτύλιο. Με παρεμβολή στους 6 αρωματικούς δεσμούς σχηματίζονται 3 ισομερή ισοπροπυλοκυκλοεπτατριένια.

Αναφορές και σημειώσεις

  1. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  2. Δεσμός 6 κέντρων και 6 ηλεκτρονίων
  3. The Innovation Group website, page accessed 15/11/07
  4. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 358, §16.3.Γ1 και σελ. 359, §16.4.4.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 359, §16.4.3.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982,σελ. 359, §16.4.5.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982 ,σελ. 359, §16.4.6α.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 359, §16.4.6β.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.6β.
  10. Manfred Weber, Markus Weber, Michael Kleine-Boymann "Phenol" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2004, Wiley-VCH. Πρότυπο:DOI.
  11. 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 11,6 11,7 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.1.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.2.
  13. 13,0 13,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.3.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.5.

Πηγές

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, Οργανική Χημεία, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982

Πρότυπο:Υδρογονάνθρακες