Μεθυλο-2-βουτένιο

Μεθυλο-2-βουτένιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Μεθυλο-2-βουτένιο
Άλλες ονομασίες	(β)-ισοαμυλένιο Αμυλένιο Τριμεθυλαιθυλένιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C5H10
Μοριακή μάζα	70,1329 ± 0,0047 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH=C(CH3)2
Συντομογραφίες	MeC=C(Me)2
Αριθμός CAS	513-35-9
SMILES	CC=C(C)C
InChI	1S/C5H10/c1-4-5(2)3/h4H,1-3H3
Αριθμός EINECS	208-156-3
Αριθμός UN	2460
PubChem CID	10553
ChemSpider ID	10113
Δομή
Μοριακή γεωμετρία	Επίπεδη εκτός μεθυλίων.
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	9 (χωρίς τα καρβένια)
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-134 °C
Σημείο βρασμού	39 °C
Πυκνότητα	662 kg/m³
Διαλυτότητα στο νερό	190 g/m³
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Θερμότητα πλήρους καύσης	3.285 kJ/mole
Βαθμός οκτανίου	97,3
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	-45 °C
Σημείο αυτανάφλεξης	290 °C
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	11, 22, 51/53, 65
Φράσεις ασφαλείας	9, 16, 29, 33, 61, 62
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το (2-)μεθυλο-2-βουτένιο [ αγγλικά: (2-)methyl-2-butene] είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C₅H₁₀ και ημισυντακτικό τύπο CH₃CH=C(CH₃)₂. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκενίων. Το χημικά καθαρό μεθυλο-2-βουτένιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και πτητικό υγρό. Το μεθυλο-2-βουτένιο είναι β-αλκένιο. Συνήθως, παράγεται ως παραπροϊόν καταλυτικής ή θερμικής πυρόλυσης αργού πετρελαίου, συχνότερα κατά τη διάρκεια της παραγωγής αιθενίου και προπενίου, αλλά επίσης και μέσω θερμικής πυρόλυσης διαφόρων κλασμάτων υδρογονανθράκων, προερχόμενα από διεργασίες ανακύκλωσης πολυμερών. Σπάνια απομονώνεται ως μια ξεχωριστή ένωση. Είναι επιθυμητό συστατικό της βενζίνης. εφόσον έχει αριθμό οκτανίου 97,3.

Ονοματολογία

Η ονομασία «(2-)μεθυλο-2-βουτένιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα της κύριας ονομασίας «βουτ-» δηλώνει την παρουσία τεσσάρων (4) ατόμων άνθρακα στην «κύρια» αλυσίδα του μορίου της ένωσης, το ενδιάμεσο «-εν-» δείχνει την παρουσία ενός (1) διπλού δεσμού μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες με χαρακτηριστικές καταλήξεις. Τέλος, προηγείται υποχρεωτικά ο αριθμός θέσης (2-), του διπλού δεσμού του, γιατί υπάρχει και άλλη δυνατή και μη ισοδύναμη θέση. Μπροστά από την κύρια ονομασία, μπαίνει το πρόθεμα «μεθυλο», για την «πλευρική» μεθυλομάδα που περιέχει η ένωση, με το «2-», ως αριθμό θέσης, που όμως δεν είναι και αυτός απαραίτητος, εφόσον η τοποθέτηση της μεθυλομάδας στο άλλο άτομο άνθρακα οδηγεί στην ίδια ένωση.

Δομή

Αυτός ο υδρογονάνθρακας έχει μόριο που αποτελείται από ένα (1) άτομο υδρογόνου και τρία (3) μεθύλια (-CH₃), ενωμένα με ένα ζεύγος ατόμων άνθρακα, που συνδέονται μεταξύ τους με ένα διπλό δεσμό. Όλα αυτά τα έξι (6) συνολικά άτομα [1 υδρογόνου + 5 άνθρακα (τα 2 με το διπλό δεσμό + τα 3 άτομα άνθρακα των τριών μεθυλίων] είναι ομοεπίπεδα. Η γωνία $\mathrm {\widehat {HCH}}$ είναι 119°, δηλαδή πολύ κοντά στις 120° που προβλέπονται για τον sp² υβριδισμό των ατόμων άνθρακα, που συνδέονται με διπλό δεσμό. Η περιστροφή του δεσμού C=C απαιτεί (σχετικά) υψηλή ποσότητα ενέργειας, γιατί απαιτεί την (προσωρινή) διάσπαση του π-δεσμού.

Ο π-δεσμός στο μόριο του μεθυλο-2-βουτενίου είναι υπεύθυνος για τη χρήσιμη δραστικότητά του. Η περιοχή του διπλού δεσμού χαρακτηρίζεται από (σχετικά) υψηλή ηλεκτρονιακή πυκνότητα, που επομένως είναι ευάλωτη σε επιδράσεις ηλεκτρονιόφιλων. Πολλές αντιδράσεις του μεθυλο-2-βουτενίου καταλύνται από διάφορα μέταλλα μετάπτωσης, που σχηματίζουν προσωρινά σύμπλοκα με τα π και π* τροχιακά του μεθυλο-2-βουτενίου.

Δεσμοί
Δεσμοί	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C#1-H C#4΄-H C#1΄΄-H	σ	2sp³-1s	109 pm	3% C- H+
C#2-H	σ	2sp²-1s	108,7 pm	3% C- H+
C#1-C#2 C#3-C#4 C#2-C#1΄	σ	2sp³-2sp²	151 pm
C=C	σ π	2sp²-2sp² 2p-2p	133,9 pm
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
C#1΄,#4	-0,09
C#1,#3	-0,06
H	+0,03

Παραγωγή

Με αφυδάτωση αλκανόλης

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-μεθυλο-2-βουτανόλης παράγεται (κυρίως) μεθυλο-2-βουτένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, >150 °C:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}C(OH)(CH_{3})_{2}{\xrightarrow[{>150^{o}C}]{\pi .H_{2}SO_{4}}}CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+H_{2}O}$

Με απόσπαση υδραλογόνου

Με απόσπαση υδραλογόνου (HX) από 2-αλο-2-μεθυλοβουτάνιο παράγεται (κυρίως) μεθυλο-2-βουτένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CX(CH_{3})_{2}+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+NaX+H_{2}O}$

Με απόσπαση αλογόνου

Με απόσπαση αλογόνου (X₂) από 2,3-διαλο-2-μεθυλοβουτάνιο παράγεται μεθυλο-2-βουτένιο:

$\mathrm {CH_{3}CHXCX(CH_{3})_{2}+Zn{\xrightarrow {}}CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+ZnX_{2}}$

Με καταλυτική αφυδρογόνωση αλκανίων

Με καταλυτική αφυδρογόνωση μεθυλοβουτανίου, παράγεται (κυρίως) μεθυλο-2-βουτένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{Pt}}CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+H_{2}}$

Με θέρμανση τεταρτοταγών αμμωνιακών αλάτων

Με θέρμανση τεταρτοταγών αμμωνιακών αλάτων [ μέθοδος Χόφφμανν (Hoffmann)] παράγεται και μεθυλο-2-βουτένιο. Π.χ.

$\mathrm {[RCH_{2}CH_{2}N^{+}(CH_{3})_{2}C(CH_{3})_{2}CH_{2}CH_{3}]OH^{-}{\xrightarrow {\triangle }}CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+RCH_{2}CH_{2}N(CH_{3})_{2}+H_{2}O}$

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων σε καρβονυλικές ενώσεις

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίου σε αιθανάλη [ μέθοδος Βίττινγκ (Wittig)] παράγεται μεθυλο-2-βουτένιο. Π.χ.:

$\mathrm {Ph_{3}P^{+}-^{-}C(CH_{3})_{2}+CH_{3}CHO{\xrightarrow {}}CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+Ph_{3}PO}$

Παράγωγα

Τέλεια καύση

$\mathrm {CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+{\frac {15}{2}}O_{2}{\xrightarrow {\triangle }}5CO_{2}+5H_{2}O+3.285\;kJ}$

Ενυδάτωση

1. Επίδραση θειικού οξέος (H₂SO₄) και στη συνέχεια νερού (H₂O, ενυδάτωση). Παράγεται 2-μεθυλο-2-βουτανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}C(OSO_{3}H)(CH_{3})_{2}{\xrightarrow {+H_{2}O}}CH_{3}CH_{2}C(OH)(CH_{3})_{2}+H_{2}SO_{4}}$

2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η₂Ο₂) . Παράγεται τρι(3-μεθυλο-2-βουτυλο)βοράνιο, και στη συνέχεια 3-μεθυλο-2-βουτανόλη:

$\mathrm {3CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+BH_{3}{\xrightarrow {}}[(CH_{3})_{2}CHCH(CH_{3})]_{3}B{\xrightarrow {+3H_{2}O_{2}}}3(CH_{3})_{2}CHCH(OH)CH_{3}+H_{3}BO_{3}}$

3. Αντίδραση με οξικό υδράργυρο [(CH₃CH₂)₂Hg] και έπειτα αναγωγή. Παράγεται 2-μεθυλο-2-βουτανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+(CH_{3}COO)_{2}Hg+H_{2}O{\xrightarrow[{-CH_{3}COOH}]{Et_{2}O}}CH_{3}CH(HgOOCCH_{3})C(OH)(CH_{3})_{2}{\xrightarrow {+NaBH_{4}+NaOH}}CH_{3}CH_{2}C(OH)(CH_{3})_{2}+Hg+CH_{3}COONa+Na[BH_{3}OH]}$

4. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Πρινς (Prins) με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε 2-μεθυλο-1-βουτένιο, απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 2,3-διμεθυλο-2-βουτεν-1-όλη:

$\mathrm {CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+HCHO{\xrightarrow {H_{2}SO_{4}}}(CH_{3})_{2}C=C(CH_{3})CH_{2}OH}$

Πηγές

• 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