1,2-διμεθυλοκυκλοπροπάνιο
Στη χημεία, το 1,2-διμεθυλοκυκλοπροπάνιο είναι ένα κυκλοαλκάνιο, δηλαδή κορεσμένος υδρογονάνθρακας με δακτύλιο.
Έχει δύο γεωμετρικά ισομερή (E-) και (Z-), ανάλογα με τη σχετική θέση των δυο μεθυλίων του σε σχέση με το επίπεδο του τριγώνου που σχηματίζει ο δακτύλιος.
Με βάση το χημικό τύπο του, C5H10, έχει εννέα (9) ισομερή θέσεις:
Κυκλοπροπάνια
"Κυκλοπροπάνια" ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με τριμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους.
Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια.
Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση γωνίας δεσμού \\mathrm{\\widehat{C-C-C} = 60^o < 109^o28'} </math> που είναι η συνηθισμένη γωνία δεσμού sp<sup>3</sup>-sp<sup>3</sup> που αντιστοιχεί σε κορεσμένο.
Ύστερα από ενεργειακή ανάλυση των πιθανών δομών - μοριακών μοντέλων με κβαντομηχανικές μεθόδους προέκυψε ως πιθανότερη η εκδοχή του sp<sup>2</sup> υβριδισμού και της δημιουργίας δύο μοριακών τροχιακών τριών κέντρων (των τριών ατόμων C), σ (2sp<sup>2</sup>-2sp<sup>2</sup>-2sp<sup>2</sup>) και π (2p-2p-2p), με 3 ηλεκτρόνια ανά μοριακό τροχιακό, ώστε να χρησιμοποιηθούν τα 6 διαθέσιμα ηλεκτρόνια των 3 ατόμων C (τα άλλα 6 χρησιμοποούνται για τους 6 σ δεσμούς με τα 6 άτομα υδρογόνου ή και τα αλκύλια).
Αντί δηλαδή των κλασσικών 3 ομοιοπολικών δεσμών δύο κέντρων μεταξύ των ατόμων C, υπάρχουν 2 ομοιοπολικοί δεσμοί τριών κέντρων.
<div style='text-align: center;'> [[Αρχείο:C3str.png|300
px]] </div> Εξαιτίας αυτού του γεγονότος προκύπτει η λεγόμενη ""'ενέργεια τάσης δεσμών"'" που συνυπολογίζει την ενέργεια παραμόρφωσης δεσμικής γωνίας (κατά Baeyer), που οφείλεται στη διαφορά γωνίας από την κανονική, και την ενέργεια στρέψης (κατά Piltzer), που οφείλεται στην αδυναμία του συστήματος να στρέψει τους δεσμούς του και να πάρει διαμόρρφωση αποφυγής των απώσεων τύπου Van der Waals, που αναπτύσσονται από την προσέγγιση αλληλοαπωθούμενων ατόμων και ομάδων αυτών.
Ενώ λοιπόν το [[ισομέρεια|ισομερές]] [[προπένιο]] έχει θερμότητα ολικής καύσης 1.971 kcal/mole το [[κυκλοπροπάνιο]] έχει 2.088 kcal/mole.
Το ΔQ = 117 kJ/mole αντιστοιχεί ακριβώς στην επιπλέον ενέργεια που παγιδεύει η ιδιάζουσα δομή του τριμελή δατυλίου.
Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοπροπάνια να δείνουν αντιδράσεις προσθηκοδιάσπασης-1,3.
== Παρασκευές == === Ενδομοριακή αντίδραση Würz === Με την τροποποιημένη αντίδραση Freund με [[ψευδάργυρος|Zn]], που δίνει μεγαλύτερη απόδοση στην ενδομοριακή αντίδραση.
Σ' αυτήν την περίπτωση η στοιχειομετρική εξίσωση της αντίδρασης γίνεται : <div style='text-align: center;'> <math> \\mathrm{CH_3CHBrCH_2CHBrCH_3 + Zn \\xrightarrow{} ZnBr_2 +}
Με προσθήκη μεθυλενίου σε μεθυλοπροπενίου και χρήση συστήματος διωδομεθάνιου (ZnI2), ψευδαργύρου (Zn) και χαλκού (Cu) : \\mathrm{CH_3CH=CHCH_3 + CH_2I_2 + Zn \\xrightarrow{Cu} ZnI_2 +}
Χημικές ιδιότητες
1. Όπως όλα τα κυκλοαλκάνια, το 1,2-διμεθυλοκυκλοπροπάνιο με περίσσεια οξυγόνου καίγεται προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό : \\mathrm{+ \\frac{15}{2}O_2 \\xrightarrow{\\triangle} 5CO_2 + 5H_2O + 3402 \\; J}
* Αν και η αντίδραση είναι μια έντονα εξώθερμη δεν συμβαίνει σε μέτριες θερμοκρασίες, γιατί για την έναρξή της πρέπει να υπερπηδηθεί πρώτα το εμπόδιο της διάσπασης των δεσμών C-C, των δεσμών C-H και των δεσμών (Ο=Ο) του O2:
2. Παραγωγή υδραερίου: \\mathrm{+ 5H_2O \\xrightarrow[700-1100^oC]{Ni} 5CO + 10H_2} 3.
Καταλυτική οξυγόνωση.
Με έντονες οξειδωτικές συνθήκες δίνει αντίδραση προσθηκοδιάσπασης-1,3 προς μίγμα 2,3-διμεθυλοξετάνιου και 2,4-διμεθυλοξετάνιου: \\mathrm{+ \\frac{1}{2}O_2 \\xrightarrow[1-2MPa,\\triangle]{Ag} \\frac{2}{3}} \\mathrm{+ \\frac{1}{3}} 4.
Με υπερμαγγανικό κάλιο προς 1,2-διμεθυλοκυκλοπρονόλη: \\mathrm{+ 2KMnO_4 + H_2SO_4 \\xrightarrow{} 2MnO_2 + K_2SO_4 + H_2O +}
\\mathrm{+ CH_3Cl + KOH \\xrightarrow{} KCl + H_2O + \\frac{3}{5}} \\mathrm{+\\frac{1}{5}} \\mathrm{+\\frac{1}{5}}
1. Παρεμβολή στους έξι (6) δεσμούς CH2-H: 6.
2. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς CH-H: 2.
2. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C-H: 2.
Προκύπτει επομένως μίγμα 1-αιθυλο-2-μεθυλοκυκλοκυκλοπροπάνιου ~60%, 1,1,2-τριμεθυλοκυκλοπροπάνιου ~20% και 1,2,3-τριμεθυλοκυκλοπροπάνιου 20%.
\\mathrm{+ HNO_3 \\xrightarrow{\\triangle} + H_2O + a} \\mathrm{+b} \\mathrm{+c}
όπου a, b, c > 0, a + b + c = 1.
Με καταλυτική υδρογόνωση - Παράγεται μίγμα μεθυλοβουτάνιου και πεντάνιου: \\mathrm{+ H_2 \\xrightarrow{Pt} \\frac{2}{3} (CH_3)_2CHCH_2CH_3 + \\frac{1}{3} CH_3(CH_2)_3CH_3}
Με υδραλογόνο (ΗΧ) - Παράγεται μίγμα 2-αλο-3-μεθυλοβουτάνιου και πεντυλοαλογονιδίου-2: \\mathrm{+ HX \\xrightarrow{} \\frac{2}{3} (CH_3)_2CHCH(X)CH_3 + \\frac{1}{3}CH_3CH_2CH_2CH(X)CH_3}
Με υπαλογονώδες οξύ (HOX) - Παράγεται μίγμα 3-μεθυλο-4-αλοβουτανόλης-2 και 4-αλοπεντανόλης-2: \\mathrm{+ HOX \\xrightarrow{} \\frac{2}{3} XCH_2CH(CH_3)CH(OH)CH_3 + \\frac{1}{3}CH_3CH(X)CH_2CH(OH)CH_3}
Με επίδραση θειικού οξέος σε 1,2-διμεθυλοκυκλοπροπάνιo παράγεται μίγμα μονοεστέρων του θειικού οξέος, που υδρολύεται σχηματίζοντας μίγμα 3-μεθυλοβουτανόλης-2 και πεντανόλης-2: \\mathrm{+ H_2SO_4 \\xrightarrow{} \\frac{2}{3} (CH_3)_2CHCH(OSO_3H)CH_3 + \\frac{1}{3}CH_3CH_2CH_2CH(OSO_3H)CH_3 \\xrightarrow[-H_2SO_4]{+H_2O} \\frac{2}{3} (CH_3)_2CHCH(OH)CH_3 + \\frac{1}{3}CH_3CH_2CH_2CH(OH)CH_3}
Με επίδραση υπεροξείδιο του υδρογόνου σε 1,2-διμεθυλοκυκλοπροπάνιo, παρουσία καρβονικών οξέων παράγεται μίγμα 2-μεθυλοβουτανoδιόλης-1,3 και πεντανοδιόλης-2,4: \\mathrm{ + H_2O_2 \\xrightarrow{RCOOH} \\frac{2}{3} CH_3CH(OH)CH(CH_3)CH_2OH + \\frac{1}{3} CH_3CH(OH)CH_2CH(OH)CH_3}
Αναφορές και παρατηρήσεις
Πηγές
