To 1-βουτίνιο[1] (αγγλικά: 1-butyne) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C4H6 και ημισυντακτικό τύπο CH3CH2C≡CH. Είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και χημικά δραστικό αλκίνιο που χρησιμοποιείται ως πρόδρομη ένωση για τη σύνθεση άλλων οργανικών ενώσεων. Το χημικά καθαρό 1-βουτίνιο, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο αέριο[2].
Γρήγορες Πληροφορίες Γενικά, Χημικά αναγνωριστικά ...
Κλείσιμο
Με βάση τον παραπάνω αναφερόμενο χημικό τύπο του, έχει τα ακόλουθα οκτώ (8) ισομερή θέσης:
- Το 2-βουτίνιο: Ένα αλκίνιο.
- Το 1,2-βουταδιένιο: Ένα αλλένιο.
- Το 1,3-βουταδιένιο: Ένα συζυγές αλκαδιένιο.
- Το κυκλοβουτένιο: Ένα κυκλοαλκένιο.
- Το 1-μεθυλοκυκλοπροπένιο: Ένα κυκλοαλκένιο.
- Το 3-μεθυλοκυκλοπροπένιο: Ένα κυκλοαλκένιο.
- Το μεθυλενοκυκλοπροπάνιο: Ένα κυκλοαλκένιο.
- Το δικυκλοβουτάνιο: Ένα δικυκλοαλκάνιο.
Η ονομασία «1-βουτίνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «βουτ-» δηλώνει την παρουσία τεσσάρων (4) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-ιν-» δείχνει την παρουσία ενός (1) τριπλού δεσμού μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες, δηλαδή ότι είναι υδρογονάνθρακας. Τέλος, ο αριθμός θέσης του τριπλού δεσμού («1-») προτάσσεται υποχρεωτικά στην ονομασία της ένωσης, ώστε η ένωση να διαχωρίζεται από την ισομερή της 2-βουτίνιο.
Τα δύο (2) άτομα άνθρακα του τριπλού δεσμού, που περιέχει, βρίσκονται σε υβριδισμό sp και συνδέονται με σύστημα τριών (3) δεσμών, δηλαδή ένα (1) σ και δύο (2) π. Τα άλλα δύο (2) άτομα άνθρακα βρίσκονται σε sp³ υβριδισμό. Οι π-δεσμοί στο μόριο του 1-βουτινίου είναι υπεύθυνοι για τη χρήσιμη χημική δραστικότητά του. Η περιοχή του τριπλού δεσμού χαρακτηρίζεται από (σχετικά) υψηλή ηλεκτρονιακή πυκνότητα, που επομένως είναι ευάλωτη σε επιδράσεις ηλεκτρονιόφιλων. Πολλές αντιδράσεις του 1-βουτινίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του 1-βουτινίου[3].
Περισσότερες πληροφορίες Δεσμός, τύπος δεσμού ...
Δεσμοί[4] |
Δεσμός | τύπος δεσμού | ηλεκτρονική δομή | Μήκος δεσμού | Ιονισμός |
C-H | σ | 2sp-1s | 106 pm | 3% C- H+ |
C#1≡C#2 | σ | 2sp-2sp | 120,6 pm | |
C#1≡C#2 | π | 2py-2py | 120,6 pm | |
C#1≡C#2 | π | 2pz-2pz | 120,6 pm | |
C#2-#3 | σ | 2sp-2sp³ | 147 pm | |
C#3-#4 | σ | 2sp³-2sp³ | 154 pm | |
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο |
C#4 | -0,09 |
C#3 | -0,06 |
C#1 | -0,03 |
C#2 | 0,00 |
H | +0,03 |
Κλείσιμο
Με απόσπαση υδραλογόνων
Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων υδραλογόνου από 1,1-διαλοβουτάνιο, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), παράγεται 1-βουτίνιο[5]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}CHX_{2}+2NaOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CH\uparrow +2NaX+2H_{2}O} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fac19daf2e287c21a0b8d6f98c895b823148c9c4)
Με απόσπαση αλογόνων
Με απόσπαση δύο ισοδυνάμων αλογόνου από 1,1,2,2-τετραλοβουτάνιο, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται 1-βουτίνιο[6]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CX_{2}CHX_{2}+2Zn{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CH\uparrow +2ZnX_{2}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0f13710e8834bf7bf54733e74eb5478483838854)
Με αιθυλίωση αιθινίου
Το αιθινικό νάτριο μπορεί να αιθυλιωθεί με αιθυλαλογονίδιο, παράγοντας 1-βουτίνιο[7]:
![{\displaystyle \mathrm {HC\equiv CH+Na{\xrightarrow {-{\frac {1}{2}}H_{2}}}HC\equiv CNa{\xrightarrow {+CH_{3}CH_{2}X}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CH\uparrow +NaX} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a1457c9ef2e037e1ab77a84151bd7afd3bcd826c)
- Εμφανίζει όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακόρεστων υδρογονανθράκων:
Καύση
- Με το οξυγόνο του αέρα καίγεται παρέχοντας κυανή φλόγα υψηλότατης θερμοκρασίας:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+{\frac {7}{2}}O_{2}{\xrightarrow {}}4CO_{2}+3H_{2}O+2.381\;kJ} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/90816adef00031da648bc688b39305413abc4ee9)
Ενυδάτωση
Με επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση) σε 1-βουτίνιο, παρουσία ιόντων υδραργύρου (Hg), παράγεται βουτανόνη (CH3CH2COCH3)[8]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+H_{2}O{\xrightarrow[{H_{2}SO_{4}}]{Hg^{2+}}}CH_{3}CH_{2}COCH_{3}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ca89dc65ae43c828c365e54a3762fb2125557a31)
- Ενδιάμεσα παράγεται 2-βουτεν-1-όλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε βουτανόνη .
Προσθήκη υπαλογονώδους οξέος
Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) 1-βουτίνιο παράγεται 1-αλοβουτανόνη[9]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+HOX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}COCH_{2}X} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4bd973b291abd747b686d8bd2224bd91974785ca)
- Ενδιάμεσα παράγεται 1-αλο-1-βουτεν-2-όλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε 1-αλοβουτανόνη.
Τα παραπάνω ισχύουν μόνο όταν το αλογόνο (X) είναι χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο, γιατί αν είναι φθόριο, τότε η προσθήκη είναι διαφορετική, με ενδιάμεσο προϊόν 2-φθορο-1-βουτεν-2-όλη και τελικό προϊόν 2-φθοροβουτανάλη:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+HOF{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CHFCHO} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9afce5859b0159386e377949076219c4df74149e)
Καταλυτική υδρογόνωση
Με καταλυτική υδρογόνωση 1-βουτίνιου σχηματίζεται αρχικά 1-βουτένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου) βουτάνιο.[10]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+H_{2}{\xrightarrow {Ni\;{\acute {\eta }}\;Pd\;{\acute {\eta }}\;Pt}}CH_{3}CH_{2}CH=CH_{2}{\xrightarrow[{+H_{2}}]{Ni\;{\acute {\eta }}\;Pd\;{\acute {\eta }}\;Pt}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{3}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bf2ea2f4a5487111334bd79ef6766c8d157e3162)
Αλογόνωση
Με επίδραση αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε 1-βουτίνιο έχουμε προσθήκη στον τριπλό δεσμό. Παράγεται αρχικά 1,2-διαλο-1-βουτένιο
και στη συνέχεια (με περίσσεια αλογόνου) 1,1,2,2-τετραλοβουτάνιο.[11]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+X_{2}{\xrightarrow {CCl_{4}}}CH_{3}CH_{2}CX=CHX{\xrightarrow[{+X_{2}}]{CCl_{4}}}CH_{3}CH_{2}CX_{2}CHX_{2}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cf22fa4cdeed74c127d2ec0a34fc67bca969c458)
Υδραλογόνωση
Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε 1-βουτίνιο παράγεται αρχικά 2-αλο-1-βουτένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδραλογόνου) 2,2-διαλοβουτάνιο.[12]:
![{\displaystyle \mathrm {CN_{3}CH_{2}C\equiv CH+HX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CX=CH_{2}{\xrightarrow {+HX}}CH_{3}CH_{2}CX_{2}CH_{3}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d775d04e04e0f6bd922cec7ac9cb2ece505589e9)
Υδροκυάνωση
Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε 1-βουτίνιο παράγεται αιθυλοπροπενονιτρίλιο:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+HCN{\xrightarrow {}}CH_{2}=C(CH_{2}CH_{3})CN} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3fad5a64db35e13d063d8f60215ed06bc7b33070)
Διυδροξυλίωση
Η διυδροξυλίωση 1-βουτίνιου , αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2 και παράγει 1-υδροξυβουτανόνη[13]:
1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) σε 1-βουτίνιο:
![{\displaystyle \mathrm {5CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}5CH_{3}CH_{2}COCH_{2}OH+4MnO+2K_{2}SO_{4}+2H_{2}O} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/72732d0fa8b2009c37404e81abae19b9582bc217)
2. Επίδραση καρβονικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου σε 1-βουτίνιο:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+H_{2}O_{2}{\xrightarrow {RCOOH}}CH_{3}CH_{2}COCH_{2}OH} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8107a0a78d3361510159a8862fd013807166fdcf)
- Ενδιάμεσα παράγεται 1-βουτεν-1,2-διόλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε 1-υδροξυβουτανόνη.
Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου
Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) σε 1-βουτίνιο παράγεται 2-οξοβουτανικό οξύ[14]:
![{\displaystyle \mathrm {5CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+6KMnO_{4}+3H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}5CH_{3}CH_{2}COCOOH+6MnO_{2}+3K_{2}SO_{4}+8H_{2}O} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ebd5a3ebe260aba4e6caafbd4f79dd2270994b98)
Προσθήκη αλκοολών
Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε 1-βουτίνιο παράγεται 2-αλκοξυ-1-βουτένιο[15]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+ROH{\xrightarrow {\triangle }}CH_{3}CH_{2}C(OR)=CH_{2}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bd898acd287455c24cdda03810725d0160412ac8)
Προσθήκη καρβοξυλικών οξέων
Με επίδραση καρβοξυλικών οξέων (RCOOH) σε 1-βουτίνιο παράγεται καρβοξυλικός αιθυλοβινυλεστέρας[16]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+RCOOH{\xrightarrow {}}RCOOC(CH_{2}CH_{3})=CH_{2}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3e15e56ec55afc6c6053a3d51ca4bb63669c0d91)
Οζονόλυση
Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε 1-βουτίνιο παράγεται αρχικά ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε 2-οξοβουτανάλη[17]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+{\frac {2}{3}}O_{3}{\xrightarrow {H_{2}O}}CH_{3}CH_{2}COCHO} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0f04725ae2be1f6d096a14ff852c3123a58902cb)
Όξινη συμπεριφορά
1. Αντιδρά με το νατραμίδιο (NaNH2), σε υγρή αμμωνία, σχηματίζοντας βουτινικό νάτριο[18]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+NaNH_{2}{\xrightarrow {\upsilon \gamma \rho {\acute {\eta }}\;NH_{3}}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CNa+NH_{3}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/241fd64c9e818f7f37720b71dfed7cd83b896587)
2. Αντιδρά με το βουτυλολίθιο, σε ψυχρό τετραϋδροφουράνιο, σχηματίζοντας βουτινικό λίθιο[18]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+BuLi{\xrightarrow[{-78^{o}C}]{THF}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CLi+BuH} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/045f91a2d2f5c9913d88da18a216247017f58fa5)
3. Με επίδραση μεταλλικού νατρίου σε 1-βουτίνιο παράγεται βουτινικό νάτριο[7]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+Na{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CNa+{\frac {1}{2}}H_{2}\uparrow } }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2dab54e713d8579c1e28fa53db9e26508aa35a0b)
- Το βουτανικό νάτριο αποτελεί πρώτη ύλη για την παραγωγή άλλων παραγώγων με τριπλό δεσμό, γιατί αντιδρά με αλκυλαλογονίδια (RX):
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CNa+RX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CR+NaX} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/76beb8ed4a8d8abc9e799fcd078209137d4be999)
4. Με επίδραση ιόντων αργύρου (Ag+) και παρουσία αμμωνίας (NH3) παράγεται ένα λευκό στερεό, ο βουτινικός άργυρος[19]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+Ag^{+}+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CAg\downarrow +NH_{4}^{+}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0489615d75d994454d83ee23e63f2f27adc68261)
5. Με επίδραση ιόντων μονοσθενούς χαλκού (Cu+) και παρουσία αμμωνίας (NH3) παράγεται ένα κεραμιδί στερεό, ο βουτινικός χαλκός[20]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+Cu^{+}+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CCu\downarrow +NH_{4}^{+}} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d0fc727baf0f21fb8d8abfd47f9385dc58f6b30e)
- Οι αντιδράσεις #4 και #5 χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της ομάδας -C≡CH.
Χημεία Reppe
Ο Γουώλτερ Ρέππε (Walter Reppe) ανακάλυψε ότι, παρουσία διαφόρων καταλυτών, το 1-βουτίνιο μπορεί να αντιδράσει με διάφορα αντιδραστήρια παράγοντας μια ευρεία ποικιλία βιομηχανικά σημαντικών χημικών[21]. Το χημικά καθαρό αιθίνιο είναι άοσμο, αλλά το εμπορικού βαθμού καθαρότητας αιθίνιο έχει μια χαρακτηριστική οσμή, εξαιτίας προσμείξεων[22][23].
1. Με αλκοόλες (ROH), με το υδροκυάνιο (HCN), με το υδροχλώριο (HCl) και με καρβοξυλικά οξέα (RCOOH), το 1-βουτίνιο παράγει αιθυλοβινυλενώσεις (δηλαδή ενώσεις γενικού τύπου AC(CH2CH3)=CH2)[15][16][21]:
2. Με αλδεΰδες (RCHO) δίνει (1-βουτινυλ)όλες[21], σύμφωνα με την αντίδραση Φαβόρσκιυ (Favorskii reaction):
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+RCHO{\xrightarrow {\kappa \alpha \tau .}}CH_{3}CH_{2}C\equiv CCH(OH)R} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/559711df4230dfc9568e7bca2df6b227e5b6f3c6)
3. Με αντίδραση 1-βουτινίου με μονοξείδιο του άνθρακα και νερό ή αλκοόλη παράγεται αιθυλοπροπενικό οξύ ή αιθυλοπροπενικός εστέρας, αντιστοίχως, που χρησιμοποιούνται, με τη σειρά τους, για την παραγωγή ακρυλικού γυαλιού και άλλων ακρυλικών προϊόντων[24]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+CO+H_{2}O{\xrightarrow {\kappa \alpha \tau .}}CH_{2}=C(CH_{2}CH_{3})COOH} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8ff7bfbf973b177bc8785ddc8013ec2f69edf79a)
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}C\equiv CH+CO+ROH{\xrightarrow {\kappa \alpha \tau .}}CH_{2}=C(CH_{2}CH_{3})COOR} }](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e734dc4e48150e579546e5d1c1a55f3999bd79d9)
4. Με κυκλοποίηση (μαζί με ολιμερισμό) 1-βουτινίου παράγονται το 1,3,5-τριαιθυλοβενζόλιο, το 1,3,5,7-τετραιθυλοκυκλοοκτατετραένιο[21] και η 2,5-διαιθυλυδροκινόνη[23][25][26]:
1,3,5-τριαιθυλοβενζόλιο
1,3,5,7-τετραιθυλοκυκλοοκτατετραένιο
2,5-διαιθυλυδροκινόνη
Προσθήκη καρβενίων
Κατά την προσθήκη μεθυλενίου σε 1-βουτίνιο σχηματίζονται 1-πεντίνιο, μεθυλοβουτίνιο, 2-πεντίνιο και 1-αιθυλοκυκλοπροπένιο[27]:
![Thumb](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e9/1ECP.png/320px-1ECP.png)
- Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:
- 1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C4-H: Προκύπτει 1-πεντίνιο, ένα αλκίνιο.
- 2. Παρεμβολή στους τρεις (2) δεσμούς C3-H: Προκύπτει μεθυλοβουτίνιο, ένα αλκίνιο.
- 3. Παρεμβολή στον έναν (1) δεσμό C1-H: Προκύπτει 2-πεντίνιο, ένα αλκίνιο.
- 4. Προσθήκη στον έναν (1) τριπλό δεσμό: Προκύπτει 1-αιθυλοκυκλοπροπένιο, ένα κυκλοαλκένιο.
![Thumb](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e9/1ECP.png/320px-1ECP.png)