Βινυλυδροϋπεροξείδιο

Βινυλυδροϋπεροξείδιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Αιθενυλυδροϋπεροξείδιο Αιθενυλοδιοξειδάνιο
Άλλες ονομασίες	Βινυλυδροϋπεροξείδιο Βινυλοδιοξειδάνιο Υδροϋπεροξυαιθένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H4O2
Μοριακή μάζα	60,05 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH2=CHO2H
SMILES	C=COO
ChemSpider ID	25934400
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	9
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο βρασμού	96,6±13°C
Πυκνότητα	1.000±100 kg/m³
Δείκτης διάθλασης , nD	1,389
Τάση ατμών	25,3±0,3 mmHg
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	12,2±19,8°C
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

To βινυλυδροϋπεροξείδιο (αγγλικά: vinylhydroperoxide) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, με μοριακό τύπο C₂H₄O₂ και ημισυντακτικό τύπο CH₂=CHO₂H. Είναι ένα οργανικό υπεροξείδιο και αποτελεί «τυπικό» υδατάνθρακα (δηλαδή ανήκει στις ενώσεις που έχουν την αναλογία ατόμων υδρογόνου - οξυγόνου 2:1, που έχει και το νερό, αλλά χωρίς να είναι πραγματικά σάκχαρα).

Ισομέρεια

Με βάση το χημικό του τύπο, C₂H₄O₂, έχει τα ακόλουθα εννέα (9) ισομερή θέσης:

1. 1,1-αιθενοδιόλη, με ημισυντακτικό τύπο CH₂=C(OH)₂. Πρόκειται για ασταθή διενόλη, ελάσονα ταυτομερή με το αιθανικό οξύ.
2. 1,2-αιθενοδιόλη, με ημισυντακτικό τύπο HOCH=CH(OH) (σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή). Πρόκειται για ασταθή διενόλη, ελάσονα ταυτομερή με την υδροξυαιθανάλη.
3. Υδροξυαιθανάλη, με ημισυντακτικό τύπο ΗΟCH₂CHO.
4. Αιθανικό οξύ με ημισυντακτικό τύπο CH₃COOH.
5. Μεθανικός μεθυλεστέρας με ημισυντακτικό τύπο HCOOCH₃.
6. 1,2-διοξετάνιο ή 1,2-επιδιοξυαιθάνιο με γραμμικό τύπο .
7. 1,3-διοξετάνιο ή 1,1΄-εποξυμεθοξυμεθάνιο με γραμμικό τύπο .
8. Μεθυλοδιοξιράνιο ή 1,1-επιδιοξυαιθάνιο με γραμμικό τύπο .
9. Οξιρανόλη ή 1,2-εποξυαιθανόλη με γραμμικό τύπο .

Παραγωγή

Πολλές οργανομεταλλικές ενώσεις έχουν την τάση να εισάγουν μοριακό οξυγόνο σε δεσμούς C-M, όπου M μέταλλο, ενώ τα ηλεκτροθετικά μέταλλα είναι ευαίσθητα στην παρουσία νερού. Οι ιδιότητες αυτές αξιοποιούνται για την παραγωγή οργανικών υπεροξειδίων.

Πιο συγκεκριμένα, το βινυλυδροϋπεροξείδιο μπορεί να παραχθεί με επίδραση οξυγόνου σε βινυλολίθιο ή βινυλομαγνησιοαλογονίδιο (CH₃MgX), ακολουθούμενη από υδρόλυση:

$\mathrm {CH_{2}=CHLi+O_{2}{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}CH_{2}=CHO_{2}Li{\xrightarrow {+H_{2}O}}CH_{2}=CHO_{2}H+LiOH}$

ή

$\mathrm {CH_{2}=CHMgX+O_{2}{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{2}=CHO_{2}MgX{\xrightarrow {+H_{2}O}}CH_{2}=CHO_{2}H+Mg(OH)X\downarrow }$

Εναλλακτικά, υπάρχει δυνατότητα παραγωγής βινυλυδροϋπεροξειδίου με επίδραση Hg²⁺ σε αιθίνιο, ακολουθούμενη από επίδραση υπεροξειδίου του υδρογόνου:

$\mathrm {HC\equiv CH+H_{2}O_{2}{\xrightarrow[{H_{2}SO_{4}}]{Hg^{2+}}}CH_{2}=CHO_{2}H}$

Χημική συμπεριφορά

Αυτοδιάσπαση

Το βινυλυδροϋπεροξείδιο είναι ασταθές και αυτοδιασπάται με εξώθερμη αντίδραση. Σε αραιά διαλύματα σχηματίζει ελεύθερες ρίζες CH₂=CHO^• και ^•OH, που μπορούν να προκαλέσουν την έναρξη σειράς αντιδράσεων πολυμερισμού. Σε χημικά καθαρή μορφή μπορεί να χρειαστεί κάποια θερμότητα για την έναρξη της διαδικασίας, αλλά χρειάζεται προσοχή, γιατί η επιπλέον θερμότητα που παράγεται από την εξώθερμη διάσπαση κάνει τη διάσπαση αυτοεπιταχυνόμενη. Γενικά, έχουμε τις ακόλουθες αντιδράσεις διάσπασης:

$\mathrm {CH_{2}=CHO_{2}H{\xrightarrow {}}CH_{2}=CHO^{\bullet }+\ ^{\bullet }OH}$

$\mathrm {CH_{2}=CHO_{2}H{\xrightarrow {\triangle }}CH_{2}=CHOH+|O|}$

Επειδή η τελευταία παραγώμενη αιθενόλη ταυτομερίζεται σε αιθανάλη, που είναι εύκολα οξειδώσιμη σε αιθανικό οξύ, το τελευταίο είναι και το πιθανότερο τελικό προϊόν:

$\mathrm {CH_{2}=CHOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CHO{\xrightarrow {+|O|}}CH_{3}COOH}$

Ενεργό οξυγόνο

Το θεωρητικό ποσοστό σε «ενεργό οξυγόνο» για το βινυλυδροϋπεροξείδιο είναι A[O]_θ% = 16/60·100% ≈ 26,7%.

Παραγωγή εποξειδίων από αλκένια

Οξειδώνει αλκένια στα αντίστοιχα εποξείδια. Για παράδειγμα, οξειδώνει αιθένιο σε οξιράνιο:

$\mathrm {CH_{2}=CHO_{2}H+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CHO+}$

Αναγωγή σε αιθανόλη

Ανάγεται (τελικά) σε αιθανόλη από λιθιοαργιλιοϋδρίδιο:

$\mathrm {2CH_{2}=CHO_{2}H+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}OH+LiAlO_{2}}$

Μετατροπή σε αιθενόνη

Με επίδραση ισχυρής βάσης, όπως το υδροξείδιο του καλίου, το βινυλυδροϋπεροξείδιο μπορεί να μετατραπεί σε αιθενόνη και νερό, μέσω ανασχηματισμού Kornblum–DeLaMare:

$\mathrm {CH_{2}=CHO_{2}H{\xrightarrow {KOH}}CH_{2}=CO+H_{2}O}$

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.
• Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985