Βενζοκυκλοβουτένιο

Βενζοκυκλοβουτένιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Βενζοκυκλοβουτένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C8H8
Μοριακή μάζα	104,15 amu
Συντομογραφίες	BCB
Αριθμός CAS	694-87-1
SMILES	C12=CC=CC=C1CC2
PubChem CID	7220
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	>6
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο βρασμού	150 °C
Πυκνότητα	957 kg/m3
Διαλυτότητα; στο νερό	0,20 kg/m3 (25 °C)
Δείκτης διάθλασης ,; nD	1,541
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το βενζοκυκλοβουτένιο (BCB: BenzoCycloButene) είναι ένας αρωματικός υδρογονάνθρακας, του οποίου το μόριο αποτελείται από ένα βενζολικό δακτύλιο «συμπυκνωμένο» (δηλαδή με δυο κοινά άτομα άνθρακα) με έναν κυκλοβουτανικό δακτύλιο. Ο χημικός τύπος του είναι C₈H₈.^[1]

Το βενζοκυκλοβουτένιο χρησιμοποιήθηκε συχνά στη δημιουργία φωτοευαίσθητων πολυμερών. Τα φωτοευαίσθητα πολυμερή με βάση το βενζοκυκλοβουτένιο αξιοποιήθηκαν σε διάφορα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στα μικροηλεκτρομηχανικά συστήματα (MEMS: Micro Electro-Mechanical Systems) και στην επεξεργασία μικροηλεκτρονικών. Οι εφαρμογές αυτές περιλαμβάνουν συγκόλληση πλακιδίων, οπτικές ενδοσυνδέσεις, διηλεκτρικά χαμηλού k, ακόμη και διακορτικολικά νευρωνικά εμφυτεύματα.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[2]
C_#3-#8-H	σ	2sp²-1s	106 pm	3% C^- H⁺
C_#1,#2-H	σ	2sp³-1s	109 pm	3% C^- H⁺
C_{#α-#β,#3-#8}-C_{#β,#3-#8,#α}	σ	2sp²-2sp²	147 pm
C_{#α-#β,#3-#8}-C_{#β,#3-#8,#α}	π^[3]	2p-2p	147 pm
C_#α-C_#1	σ	2sp²-2sp³	151 pm
C_#β-C_#2	σ	2sp²-2sp³	151 pm
C_#1-C_#2	σ	2sp³-2sp³	154 pm
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
C_#1,#2	-0,06
C_#3-#8	-0,03
C_#α,#β	0,00
H	+0,03

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μέθοδος Grignard[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ενδομοριακή αντίδραση τύπου Grignard σε 2-αλο-1-(2'-αλοφαινυλο)αιθάνιο παράγτεται βενζοκυκλοβουτένιο^[4]:

$\mathrm {o-C_{6}H_{4}(X)CH_{2}CH_{2}X+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}o-C_{6}H_{4}(X)CH_{2}CH_{2}MgX{\xrightarrow {}}MgX_{2}\downarrow +}$

Μέθοδος Friedel-Crafts[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ενδομοριακή αντίδραση τύπου Friedel-Crafts σε 2-αλο-1-φαινυλαιθάνιο παράγτεται βενζοκυκλοβουτένιο^[5]::

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{2}X{\xrightarrow {AlX_{3}}}HX+}$

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Του κυκλοβουτανικού δακτυλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο κυκλοβουτανικός δακτύλιος εμπεριέχει «ενέργεια τάσης δεσμών», λόγω της παραμόρφωσης των γωνιών του (90° αντί 109,5°). Αυτό επιτρέπει αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης, αν και με μικρότερη ταχύτητα αντιδρασης και απαίτηση πιο έντονων συνθηκών σε σύγκριση με τις αντίστοιχες του κυκλοπροπανικού δακτυλίου.

Καταλυτική υδρογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καταλυτική υδρογόνωση το βενζοκυκλοβουτένιο παράγει αρχικά αιθυλοβενζόλιο, ενώ τελικά, με περίσσεια υδρογόνου, σχηματίζεται αιθυλοκυκλοεξάνιο^[6]:

$\mathrm {+H_{2}{\xrightarrow {Pt}}PhCH_{2}CH_{3}{\xrightarrow[{+3H_{2}}]{Pt}}}$

Προσθήκη υδραλογόνου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδραλογόνο (ΗΧ) σε βενζοκυκλοβουτένιο παράγεται ορθοαλαιθυλοβενζόλιο:

$\mathrm {+HX{\xrightarrow {}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})X}$

Προσθήκη ύδατος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειικού οξέως σε βενζοκυκλοβουτένιο σχηματίζεται τελικά ορθοαιθυλοφαινόλη:

$\mathrm {+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})OSO_{3}H{\xrightarrow {+H_{2}O}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})OH}$

Διυδροξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υπεροξείδιο του υδρογόνου σε βενζοκυκλοβουτένιο, παρουσία καρβονικών οξέων παράγεται 2-(2΄-υδροξυφαινυλ)αιθανόλη:

$\mathrm {+H_{2}O_{2}{\xrightarrow {RCOOH}}o-C_{6}H_{4}(OH)CH_{2}CH_{2}OH}$

Του βενζολικού δακτυλίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Θεωρητικά, ο βενζολικός δακτύλιος στο βενζοκυκλοβουτένιο είναι ελαφρά ενεργοποιημένος σε σχέση με το βενζόλιο, οπότε οι αντιδράσεις αρωματικής ηλεκτρονιόφιλης υποκατάστασης προβλέπονται ταχύτερα απ' ότι στο βενζόλιο και κυρίως σε ο- και π- θέση διπαραγώγων του βενζολίου. Συχνά όμως παράγονται και μικρές ποσότητες προϊόντων κυκλοπροσθήκης.

Νίτρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με νίτρωση βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως 3-νιτροβενζοκυκλοβουτένιο και 4-νιτροβενζοκυκλοβουτένιο: ^[7]:

$\mathrm {+HNO_{3}{\xrightarrow {\pi .H_{2}SO_{4}}}{\frac {1}{2}}3-C_{6}H_{3}(NO_{2})(CH_{2})_{2}+{\frac {1}{2}}4-C_{6}H_{3}(NO_{2})(CH_{2})_{2}+H_{2}O}$

Σουλφούρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με νίτρωση βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως 3-βενζοκυκλοβουτενοσουλφονικό οξύ και 4-βενζοκυκλοβουτενοσουλφονικό οξύ ^[7]:

$\mathrm {+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}3-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}SO_{3}H+{\frac {1}{2}}4-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}SO_{3}H+H_{2}O}$

Αλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλογόνωση βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως 3-αλοβενζοκυκλοβουτένιο και 4-αλοβενζοκυκλοβουτένιο^[7]:

$\mathrm {+X_{2}{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {1}{2}}3-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}X+{\frac {1}{2}}4-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}X+HX}$

όπου Χ Cl ή Br. Τα άλλα αντίστοιχα αλονονίδια προκύπτουν σε δεύτερη φάση με υποκατάσταση αυτών με χρήση KI ή Hg₂F₂, αντίστοιχα.
Ειδικά για το βρώμιο καλύτερος καταλύτης είναι ο FeBr₃.

Αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλκυλίωαη κατά Friedel-Crafts βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως 3-αλκυλοβενζοκυκλοβουτένιο και 4-αλκυλοβενζοκυκλοβουτένιο^[7]:

$\mathrm {+RX{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {1}{2}}3-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}R+{\frac {1}{2}}4-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}R+HX}$

Ακυλίωση κατά Friedel-Crafts[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ακυλίωαη κατά Friedel-Crafts βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως 3-ακυλοβενζοκυκλοβουτένιο και 4-ακυλοβενζοκυκλοβουτένιο^[7]:

$\mathrm {+RCOX{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {1}{2}}3-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}COR+{\frac {1}{2}}4-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}COR+HX}$

Υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως 3-βενζοκυκλοβουτενόλη και 4-βενζοκυκλοβουτενόλη^[7]:

$\mathrm {+HOX{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {1}{2}}3-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}OH+{\frac {1}{2}}4-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}OH+HX}$

Καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως 3-βενζοκυκλοβουτυλομεθανικό οξύ και 4-βενζοκυκλοβουτυλομεθανικό οξύ^[7]:

$\mathrm {+XCOOH{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {1}{2}}3-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}COOH+{\frac {1}{2}}4-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}COOH+HX}$

Αμίνωση κατά Friedel-Crafts[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αμίνωση κατά Friedel-Crafts βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως 3-βενζοκυκλοβουταναμίνη και 4-βενζοκυκλοβουταναμίνη^[7]:

$\mathrm {+NH_{2}X{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {1}{2}}3-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}COOH+{\frac {1}{2}}4-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}NH_{2}+HX}$

Αλομεθυλίωση κατά Blanc[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλομεθυλίωση κατά Blanc βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως 3-αλομεθυλοβενζοκυκλοβουτένιο και 4-αλομεθυλοβενζοκυκλοβουτένιο^[7]:

$\mathrm {+HCHO+HX{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {1}{2}}3-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}CH_{2}X+{\frac {1}{2}}4-C_{6}H_{3}(CH_{2})_{2}CH_{2}X+HX}$

Οζονόλυση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με Οζονόλυση βενζοκυκλοβουτένιου παράγονται κυρίως αιθανοδιάλη και 1,2-κυκλοβουτανοδιόνη^[8]:

$\mathrm {+2O_{3}{\xrightarrow {Zn}}2HCOCHO+1,2-C_{4}H_{6}(O)_{2}}$

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

↑ 164410 Benzocyclobutene 98%
↑ 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.
↑ Δεσμός 6 κέντρων και 6 ηλεκτρονίων
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 359, §16.4.5.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982,σελ. 358, §16.3.Γ1 και σελ. 359, §16.4.4.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.
↑ ^7,0 ^7,1 ^7,2 ^7,3 ^7,4 ^7,5 ^7,6 ^7,7 ^7,8 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.1.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.3.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002
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

[1] 164410 Benzocyclobutene 98%

[2] 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.

[3] Δεσμός 6 κέντρων και 6 ηλεκτρονίων

[4] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 359, §16.4.5.

[5] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982,σελ. 358, §16.3.Γ1 και σελ. 359, §16.4.4.

[6] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.

[Pet3601-7] 7,0 ^7,1 ^7,2 ^7,3 ^7,4 ^7,5 ^7,6 ^7,7 ^7,8 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.1.

[Pet3603-8] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.3.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]