Κυκλοπροπανόλη

Η κυκλοπροπανόλη είναι μια οργανική ένωση με χημικό τύπο C₃H₆O. Δομικά, περιέχει μια κυκλοπροπυλική ομάδα, και ένα υδροξύλιο ενωμένο μ' αυτήν. Είναι, δηλαδή, η απλούστερη κυκλοαλκανόλη, κορεσμένη μονοκυκλική μονοσθενής αλκοόλη. Συνήθως αντιπροσωπεύεται από τον τύπο: .

Με βάση το χημικό τύπο της, C₃H₆Ο έχει τα ακόλουθα οκτώ (8) ισομερή θέσης:

1. 1-προπεν-1-όλη (ελάσσων ταυτομερές της προπανάλης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH=CHOH.
2. 1-προπεν-2-όλη ή αλλυλική αλκοόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=CHCH₂OH.
3. 2-προπενόλη (ελάσσων ταυτομερές της προπανόνης) με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃C(OH)=CH₂.
4. Βινυλμεθυλαιθέρας ή μεθοξυαιθένιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃OCH=CH₂.
5. Προπανάλη (κύριο ταυτομερές) της 1-προπεν-1-όλης με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂CHO.
6. Προπανόνη (κύριο ταυτομερές) της 2-προπενόλης με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃COCH₃.
7. Οξετάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο .
8. Μεθυλοξιράνιο με σύντομο συντακτικό τύπο

Παραγωγή

Από 1,3-διαλο-2-προπανόλη

Με επίδραση ψευδαργύρου σε 1,3-διαλο-2-προπανόλη παράγεται κυκλοπροπανόλη, με ενδομοριακή αντίδραση Wurtz :

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

Από κυκλοπροπανόνη

Με αναγωγή κυκλοπροπανόνης:
1. Με καταλυτική υδρογόνωση:

$\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{Ni}{\to }$

2. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄):

$\mathrm{+}\frac{1}{4}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\frac{1}{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{}{\to }\frac{1}{4}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}$

Από κυκλοπροπυλαλογονίδιο

1. Με επίδραση διαλύματος υδροξειδίου του αργύρου σε κυκλοπροπυλαλογονίδιο παράγεται κυκλοπροπανόλη:

$\mathrm{+}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{}{\to }\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{X}\mathrm{+}$

2. Με επίδραση διαλύματος αιθανικού νατρίου σε κυκλοπροπυλαλογονίδιο παράγεται αρχικά αιθανικός κυκλοπροπυλεστέρας, που στη συνέχεια υδρολύεται σχηματίζοντας κυκλοπροπανόλη :

$\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}\stackrel{-NaX}{\to }$
$\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{+}$

Από κυκλοπροπένιο

Με προσθήκη νερού σε κυκλοπροπένιο παράγεται κυκλοπροπανόλη:

$\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{\pi .H_{2}S{O}_4}{\to }$

Από κυκλοπροπυλεστέρα

Με υδρόλυση κυκλοπροπυλεστέρα, π.χ. καρβοξυλικού, παράγεται κυκλοπροπανόλη :

$\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{}{\to }\mathrm{R}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{+}$

Από κυκλοπροπαναμίνη

Με επίδραση νιτρώδους οξέος σε κυκλοπροπαναμίνη παράγεται κυκλοπροπανόλη :

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

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Η ένωση είναι πολύ ασταθής (και άρα δραστική), εξαιτίας του τριμελούς της δακτυλίου, οπότε τείνει να δώσει αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης, αλλά και να ισομεριωθεί, σχηματίζοντας προπανάλη. Αυτή η τελευταία αναφερόμενη ιδιότητα, μπορεί να αξιοποιηθεί συνθετικά, χρησιμοποιώντας κυκλοπροπανόλη για τη σύνθεση της ισομερούς προπανάλης. Η ένωση είναι επίσης χρήσιμη για να τοποθετήσει την κυκλοπροπυλική ομάδα σε εστερικούς, θειούχους και αμινικούς δεσμούς.

Ισομερείωση

Η κυκλοπροπανόλη ισομερειώνεται, σχηματίζοντας προπανάλη:

$\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}$

Αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης στο κυκλοπροπύλιο

Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση κυκλοπροπανόλης παράγεται 1-προπανόλη:

$\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{Pt}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{H}$

Υδραλογόνωση

Με κυκλοπροσθήκη υδραλογόνου (ΗΧ) σε κυκλοπροπανόλη, παράγεται αρχικά ασταθής 1-αλο-1-προπανόλη, που μετατρέπεται τελικά σε προπανάλη:

$\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{X}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{X}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{X}$

Υδροξυαλογόνωση

Με κυκλοπροσθήκη υπαλογονώδους οξέος (HOX) σε κυκλοπροπανόλη, παράγεται αρχικά ασταθής 3-αλο-1,1-προπανοδιόλη, που μετατρέπεται τελικά σε 3-αλοπροπανάλη:

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

• Όπου X, αλογόνο, αλλά όχι φθόριο.

Ενυδάτωση

Με έμμεση κυκλοπροσθήκη ύδατος σε κυκλοπροπανόλη, παράγεται αρχικά ασταθής 1,1-προπανοδιόλη, που μετατρέπεται τελικά σε προπανάλη:

$\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{H_{2}S{O}_4}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Διυδροξυλίωση

Με έμμεση κυκλοπροσθήκη υδροξειδίου του υδρογόνου, παράγεται αρχικά ασταθής 1,1,3-προπανοτριόλη, που μετατρέπεται τελικά σε 3-υδροξυπροπανάλη:

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

Αντιδράσεις του υδροξυλίου

• Κάποια από τα παρακάτω αντιδραστήρια επιρεάζουν και τον ευαίσθητο κυκλοπροπυλικό δακτύλιο, δίνοντας και αντίστοιχα προϊόντα κυκλοπροσθήκης.

Αλκοολικά άλατα

1. Αντίδραση με αλκαλιμέταλλα:

$\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\stackrel{}{\to }\frac{1}{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}$

2. Αντίδραση με αμίδια μετάλλων::

$\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}$

3. Αντίδραση με αιθινικά μέταλλα::

$\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{a}\stackrel{}{\to }\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{\equiv }\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}$

4. Αντίδραση με αντιδραστήρια Grignard::

$\mathrm{+}\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{X}\stackrel{}{\to }\mathrm{R}\mathrm{H}\mathrm{+}$

• Ενδεικτική σειρά οξύτητας ορισμένων ενώσεων: νερό (H₂O) > κυκλοπροπανόλη () > αιθίνιο (HC ≡ CH) > αμμωνία (NH₃) > μεθάνιο (CH₄).

Υποκατάσταση από αλογόνα

1. Αντίδραση με υδροϊώδιο:

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

2. Αντίδραση με άλλα αλογόνα (X: F, Cl, Br):

$\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{X}\stackrel{Zn{X}_2}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}$

3. Αντίδραση με ισχυρά χλωριωτικά μέσα:

1. Με πενταχλωριούχο φωσφόρο (PCl₅):

$\mathrm{+}\mathrm{P}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{5}}\stackrel{}{\to }\mathrm{P}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}$

2. Με τριχλωριούχο φωσφόρο (PCl₃):

$\mathrm{+}\frac{1}{3}\mathrm{P}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\stackrel{}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}$

3. Με θειονυλοχλωρίδιο (SOCl₂):

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

Εφαρμογές

Παράγωγες ενώσεις της κυκλοπροπανόλης, που περιέχουν την κυκλοπροπυλική ομάδα, έχουν χρησιμοποιηθεί σε έρευνες ως δυνάμει αντιιικά φάρμακα και ως ρυθμιστές της διακίνησης πρωτεϊνών.

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
• Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.