Κροτονικό οξύ
Το κροτονικό οξύ[2] (αγγλικά crotonic acid) είναι οργανική χημική ένωση με μοριακό τύπο C4H6O2, αν και συνηθέστερα παριστάνεται με τον ημισυντακτικό του τύπο, E-CH3CH=CHCO2H. Έχει ένα γεωμετρικό ισομερές, το ισοκροτονικό οξύ, που αποτελεί το Z-2-βουτενικό οξύ. Η ονομασία «κροτονικό οξύ» προέρχεται από το κροτονέλαιο, επειδή πιστεύονταν (εσφαλμένα) ότι αποτελεί προϊόν σαπωνοποίησής του. Όταν χρειάζεται, (ανα)κρυσταλλώνεται από θερμό νερό.
Κροτονικό οξύ | |
---|---|
Γενικά | |
Όνομα IUPAC | Κροτονικό οξύ[1] |
Άλλες ονομασίες | 2-βουτενικό οξύ β-μεθυλακρυλικο οξύ |
Χημικά αναγνωριστικά | |
Χημικός τύπος | C4H6O2 |
Μοριακή μάζα | 86,09 amu |
Σύντομος συντακτικός τύπος | CH3CH=CHCOOH |
Συντομογραφίες | MeCH=CHCOOH |
Αριθμός CAS | 107-93-7 |
SMILES | CC=CC(=O)O |
InChI | 1/C4H6O2/c1-2-3-4(5)6/h2-3H,1H3,(H,5,6) |
PubChem CID | 637090 |
ChemSpider ID | 552744 |
Ισομέρεια | |
Ισομερή θέσης | >95 |
Γεωμετρικά ισομερή | 2 |
Φυσικές ιδιότητες | |
Σημείο τήξης | 70-73 °C |
Σημείο βρασμού | 185-1891 °C |
Πυκνότητα | 1020 kg/m3 |
Χημικές ιδιότητες | |
pKa | 4,69 |
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης | 85,56 °C |
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa). |
Ισομέρεια
Το κροτονικό οξύ έχει ένα γεωμετρικό ισομερές, καθώς και πολλά ισομερή θέσης, από τα οποία τα σημαντικότερα είναι τα ακόλουθα:
- 2-βουτιν-1,4-διόλη, με ημισυντακτικό τύπο HOCH2C≡CCH2OH.
- γ-βουτυρολακτόνη, με γραμμικό τύπο .
- Ισοκροτονικό οξύ, με ημισυντακτικό τύπο Ζ-CH3CH=CHCOOH.
- Βουτανοδιόνη, με ημισυντακτικό τύπο CH3COCOCH3.
- Δι(οξιράνιο), με γραμμικό τύπο .
- 1,4-διοξένιο, με γραμμικό τύπο .
- Μεθυλοπροπενικό οξύ, με ημισυντακτικό τύπο CH2=C(CH3)COOH.
- Προπενικός μεθυλεστέρας, με ημισυντακτικό τύπο CH2=CHCOOCH3.
- Βουτανοδιάλη, με ημισυντακτικό τύπο HCOCH2CH2CHO.
- Αιθανικός βινυλεστέρας, με ημισυντακτικό τύπο CH3COOCH=CH2.
Δομή
Είναι ένα μέλος της ομόλογης σειράς των αλκενικών οξέων, δηλαδή των αλειφατικών μονοκαρβοξυλικών οξέων με ένα διπλό δεσμό. Ο διπλός δεσμός του κροτονικού οξέος βρίσκεται σε συζυγή θέση (δηλαδή με έναν απλό δεσμό ενδιάμεσα) με εκείνον του καρβονυλίου του καρβοξυλίου του.
Δεσμοί[3] | ||||
Δεσμός | τύπος δεσμού | ηλεκτρονική δομή | Μήκος δεσμού | Ιονισμός |
---|---|---|---|---|
C#4-H | σ | 2sp2-1s | 109 pm | 3% C- H+ |
C#2,#3-H | σ | 2sp2-1s | 106 pm | 3% C- H+ |
C#4-C#3 | σ | 2sp3-2sp2 | 151 pm | |
C#3=C#2 | σ | 2sp2-2sp2 | 134 pm | |
π | 2p-2p | |||
C#2-C#1 | σ | 2sp2-2sp2 | 147 pm | |
C=O | σ | 2sp2-2sp2 | 132 pm | 19% C+ O- |
π | 2p-2p | |||
C-O | σ | 2sp2-2sp3 | 147 pm | 19% C+ O- |
O-H | σ | 2sp3-1s | 96 pm | 32% O- H+ |
Γωνίες | ||||
HC#2,#3H | 120° | |||
HC#2C#3 | 120° | |||
CCO | 120° | |||
COO | 120° | |||
OCO | 120° | |||
COH | 104,45° | |||
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[4] | ||||
Ο (OH) | -0,51 | |||
Ο (=O) | -0.38 | |||
C#4 | -0,09 | |||
C#2,#3 | -0,03 | |||
Η (HC) | +0,03 | |||
Η (OH) | +0,32 | |||
C#1 | +0,57 |
Παραγωγή
Το κροτονικό οξύ μπορεί να ληφθεί με αρκετές μεθόδους, μερικές από τις οποίες είναι οι ακόλουθες:
Με οξείδωση Ε-2-βουτενάλης
Με οξείδωση Ε-2-βουτενάλης παράγεται κροτονικό οξύ:[5]
Με συμπύκνωση αιθανάλης και μαλονικού οξέος
Με συμπύκνωση αιθανάλης και μαλονικού οξέος, με τη χρήση πυριδίνης (Py) ως διαλύτη, παράγεται κροτονικό οξύ:[6]
Με υδρόλυση 3-βουτενυλονιτριλίου
Με αλκαλική υδρόλυση 3-βουτενυλονιτριλίου παράγεται κροτονικό οξύ, μετά από ενδιάμεση μετάθεση του διπλού δεσμού:[7][8]
Με αφυδάτωση 3-υδροξυβουτανικού οξέος
Με αφυδάτωση 3-υδροξυβουτανικού οξέος, που πραγματοποιειται με απλή απόσταξη του τελευταίου, παράγεται κροτονικό οξύ:[9]
Κρυσταλλογραφικές ιδιότητες
Το κροτονικό οξύ κρυσταλλώνεται στο μονοκλινές κρυσταλλικό σύστημα, στην ομάδα διαστήματος P21/a (ομάδα διαστήματος 14, θέση 3) με παραμέτρους πλέγματος a = 971 pm, b = 690 pm, c = 775 pm και β = 104.0°. Η μονάδα κελιού περιέχει τύπο 4 μονάδων.[10]
Αντιδράσεις και παράγωγα
Υδρογόνωση
Το κροτονικό οξύ μετατρέπεται σε βουτυρικό οξύ με υδρογόνωση, για παράδειγμα με αναγωγή με ψευδάργυρο και θειικό οξύ:[11]
Αλογόνωση
Το κροτονικό οξύ, μετά από αλογόνωση με χλώριο ή βρώμιο, μετατρέπεται σε 2,3-διαλοβουτανικό οξύ:[11]
Υδραλογόνωση
Το κροτονικό οξύ, μετά από υδραλογόνωση με υδροβρώμιο, μετατρέπεται σε 3-βρωμοβουτανικό οξύ:[11][12]
Υδροξυαλογόνωση
Το κροτονικό οξύ, μετά από υδροξυαλογόνωση με υποχλωριώδες οξύ, μετατρέπεται σε 3-υδροξυ-2-χλωροβουτανικό οξύ:[13]
Οξείδωση
Το κροτονικό οξύ μπορεί να οξειδωθεί με αλκαλικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου, σχηματίζοντας 2,3-διυδροξυβουτανικό οξύ:[11]
Εστεροποίηση
Το κροτονικό οξύ, μετά από εστεροποίηση με κάποια αλκοόλη (ROH), σχηματίζει τον αντίστοιχο κροτονικό αλκυλεστέρα:[13]
Ανυδρίτης
Το κροτονικό οξύ, μετά από συνθέρμανση με οξικό ανυδρίτη [(CH3CO)2O], σχηματίζει κροτονικό ανυδρίτη:[14]
Θρεονίνη
Η ρακεμεική (DL-)θρεονίνη μπορεί να παραχθεί από το ρακεμεικό κροτονικό οξύ με α-ενεργοποίηση, χρησιμοποιώντας αμμωνία και οξικό υδράργυρο[15]
Πηγές
- Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
- 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
- Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
- Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
- Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.