Ακρυλικό οξύ
Το ακρυλικό οξύ[1] (αγγλικά acrylic acid) είναι οργανική χημική ένωση με μοριακό τύπο C3H4O2, αν και συνηθέστερα παριστάνεται ως CH2=CHCO2H. Πιο συγκεκριμένα, είναι το απλούστερο ακόρεστο καρβοξυλικό οξύ, αποτελούμενο δομικά από μια βινυλομάδα (CH2=CH) άμεσα συνδεμένη με την τερματική καρβοξυλομάδα του (COOH). Το χημικά καθαρό ακρυλικό οξύ, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο υγρό με χαρακτηριστική στυφόξινη οσμή. Είναι αναμείξιμο με το νερό, τις αλκοόλες, τους αιθέρες και το χλωροφόρμιο (CHCl3). Παγκοσμίως, παράγονται (βιομηχανικά) ετησίως πάνω από 1.000.000 τόνοι ακρυλικού οξέος[2].
Ακρυλικό οξύ | |||
---|---|---|---|
![]() | |||
![]() | |||
Γενικά | |||
Όνομα IUPAC | Προπενικό οξύ | ||
Άλλες ονομασίες | Ακρυλικό οξύ Αιθυλενοκαρβοξυλικό οξύ Προπενοξύ Βινυλοφορμικό οξύ | ||
Χημικά αναγνωριστικά | |||
Χημικός τύπος | C3H4O2 | ||
Μοριακή μάζα | 72,06 amu | ||
Σύντομος συντακτικός τύπος |
CH2=CHCOOH | ||
Συντομογραφίες | ViCOOH | ||
Αριθμός CAS | 79-10-7 | ||
SMILES | C=CC(=O)O | ||
InChI | 1/C3H4O2/c1-2-3(4)5/h2H,1H2,(H,4,5) | ||
Αριθμός RTECS | AS4375000 | ||
Αριθμός UN | J94PBK7X8S | ||
PubChem CID | 6581 | ||
ChemSpider ID | 6333 | ||
Δομή | |||
Μοριακή γεωμετρία | επίπεδη | ||
Ισομέρεια | |||
Ισομερή θέσης | 39 | ||
Φυσικές ιδιότητες | |||
Σημείο τήξης | 14 °C | ||
Σημείο βρασμού | 141 °C | ||
Πυκνότητα | 1051 kg/m3 | ||
Διαλυτότητα στο νερό |
Αναμείξιμο | ||
Ιξώδες | 1,3 cP (20 °C) | ||
Εμφάνιση | άχρωμο καυστικό υγρό | ||
Χημικές ιδιότητες | |||
pKa | 4,35 | ||
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης |
68 °C | ||
Επικινδυνότητα | |||
Φράσεις κινδύνου | R10 R20/21/22 R35 R50 | ||
Φράσεις ασφαλείας | S26 S36/37/39 S45 S61 | ||
MSDS | Εξωτ. Σύνδεσμος MSDS | ||
Κίνδυνοι κατά NFPA 704 |
|||
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa). |
Ισομερή θέσης
ΕπεξεργασίαΜε βάση το μοριακό του τύπο, το ακρυλικό οξύ έχει τουλαχιστον 43 ισομερή θέσης, όχι όλα σταθερά.
Τα κυριότερα από αυτά είναι τα ακόλουθα:
- Μεθανικός βινυλεστέρας (HCOOCH=CH2).
- α-προπιολακτόνη ή μεθυλοξιρανόνη ( ).
- β-προπιολακτόνη ή 2-οξετανόνη ( ) .
- 3-οξετανόνη ( ).
Δομή
ΕπεξεργασίαΕίναι το πρώτο μέλος της ομόλογης σειράς των αλκενικών οξέων, δηλαδή των μονοκαρβονικών οξέων που μπορούν να χαρακτηριστούν από την ένωση ενός αλκενύλιου και ενός καρβοξυλίου. Ο διπλός δεσμός του βρίσκεται σε συζυγή θέση (δηλαδή με έναν απλό ενδιάμεσα) με εκείνον του καρβονυλίου του καρβοξυλίου του.
Δεσμοί[3] | ||||
Δεσμός | τύπος δεσμού | ηλεκτρονική δομή | Μήκος δεσμού | Ιονισμός |
---|---|---|---|---|
C#2,#3-H | σ | 2sp2-1s | 106 pm | 3% C- H+ |
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 | ||||
HCH | 120° | |||
HCC | 120° | |||
CCO | 120° | |||
COO | 120° | |||
OCO | 120° | |||
COH | 104,45° | |||
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[4] | ||||
Ο (OH) | -0,51 | |||
Ο (=O) | -0.38 | |||
C#3 | -0,06 | |||
C#2 | -0,03 | |||
Η (HC) | +0,03 | |||
Η (OH) | +0,32 | |||
C#1 | +0,57 |
Παραγωγή
ΕπεξεργασίαΒιομηχανική παραγωγή
ΕπεξεργασίαΗ σύγχρονη βιομηχανική παραγωγή του γίνεται με οξείδωση προπενίου από οξυγόνο:
Επειδή το ακρυλικό οξύ και οι εστέρες του έχουν μεγάλη οικονομική σημασία, έχουν ανακαλυφθεί και πολλές άλλες μέθοδοι, αλλά οι περισσότερες έχουν εγκαταληφθεί, για οικονομικούς ή περιβαλλοντικούς λόγους.
Ωστόσο, υπάρχει μια σημαντική εναλλακτική μέθοδος με επίδραση μονοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών σε αιθίνιο, στα πλαίσια της Χημείας Reppe:
Άλλες μέθοδοι
ΕπεξεργασίαΜε καρβοξυλίωση βινυλαλογονιδίων
ΕπεξεργασίαΜε καρβοξυλίωση με διοξείδιο του άνθρακα (CO2) βινυλαλογονιδίων (CH2=CHX), μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων (αντιδραστήρια Grignard) παράγεται ακρυλικό οξύ[5]::
Με υδρόλυση προπενονιτριλίου
ΕπεξεργασίαΜε υδρόλυση προπενονιτριλίου (CH2=CHCN) σε όξινο περιβάλλον παράγεται ακρυλικό οξύ[6]:
Με προπεν-2-όλης-1 ή προπεν-2-άλης
Επεξεργασία1. Με οξείδωση προπεν-2-όλης-1 (CH2=CHCH2OH) παράγεται ακρυλικό οξύ[7]:
2. Με οξείδωση προπεν-2-άλης (CΗ2=CHCHO) παράγεται ακρυλικό οξύ[7]:
Από μεθυλενομηλονικό οξύ
ΕπεξεργασίαΑπό μεθυλενομηλονικό οξύ [HOOCC(=CH2)COOH] παράγεται ακρυλικό οξύ[8]:
Με αφυδάτωση υδροξυπροπανικού οξέος
ΕπεξεργασίαΜε ενδομοριακή αφυδάτωση 2-υδροξυπροπανικού οξέος ή 3-υδροξυπροπανικού οξέος παράγεται ακρυλικό οξύ. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηηλές θερμοκρασίες, >150 °C[9]:
1.
2.
- Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί «προστασία» του καρβοξυλίου.
Με απόσπαση υδραλογόνου από αλοπροπανικό οξύ
ΕπεξεργασίαΜε απόσπαση υδραλογόνου (HX) από 2-αλοπροπανικό οξύ ή 3-αλοπροπανικό οξύ παράγεται ακρυλικό οξύ[10]:
1.
2.
- Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί «προστασία» του καρβοξυλίου.
Με απόσπαση αλογόνου
ΕπεξεργασίαΜε απόσπαση αλογόνου (X2) από 2,3-διαλοπροπανικό οξύ παράγεται ακρυλικό οξύ[11]:
- Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί «προστασία» του καρβοξυλίου.
Με μερική καταλυτική υδρογόνωση
ΕπεξεργασίαΜε μερική καταλυτική υδρογόνωση προπινικού οξέος παράγεται ακρυλικό οξύ[12]:
Πηγές
Επεξεργασία- 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, Θεσαλονίκη 1983.
Αναφορές και σημειώσεις
Επεξεργασία- ↑ Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
- ↑ Takashi Ohara, Takahisa Sato, Noboru Shimizu, Günter Prescher Helmut Schwind, Otto Weiberg, Klaus Marten, Helmut Greim “Acrylic Acid and Derivatives” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2003, Wiley-VCH, Weinheim. doi: 10.1002/14356007.a01_161.pub2
- ↑ Τα δεδομένα προέρχονταιεν 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.
- ↑ Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.1.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.2.
- ↑ 7,0 7,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.3β.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.283, §12.2.4.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.3.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.158, §6.9.4.