Το ακρυλικό οξύ [ 1] αγγλικά acrylic acid ) είναι οργανική χημική ένωση με μοριακό τύπο C3 H4 O2 C H 2 =CHCO 2 Hακόρεστο 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]
Με 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 (
Είναι 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
Η σύγχρονη βιομηχανική παραγωγή του γίνεται με οξείδωση προπενίου από οξυγόνο :
C
H
3
C
H
=
C
H
2
+
3
2
O
2
→
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
H
2
O
{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH=CH_{2}+{\frac {3}{2}}O_{2}{\xrightarrow {}}CH_{2}=CHCOOH+H_{2}O} }
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 :
H
C
≡ ≡ -->
C
H
+
C
O
+
H
2
O
→
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
{\displaystyle \mathrm {HC\equiv CH+CO+H_{2}O{\xrightarrow {}}CH_{2}=CHCOOH} }
Με καρβοξυλίωση με διοξείδιο του άνθρακα (CO2 ) βινυλαλογονιδίων (CH2 =CHX), μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων (αντιδραστήρια Grignard) παράγεται ακρυλικό οξύ[ 5]
C
H
2
=
C
H
X
+
M
g
→
|
E
t
2
O
|
C
H
2
=
C
H
M
g
X
→
+
C
O
2
C
H
2
=
C
H
C
O
O
M
g
X
→
+
H
2
O
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
M
g
(
O
H
)
X
↓ ↓ -->
{\displaystyle \mathrm {CH_{2}=CHX+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{2}=CHMgX{\xrightarrow {+CO_{2}}}CH_{2}=CHCOOMgX{\xrightarrow {+H_{2}O}}CH_{2}=CHCOOH+Mg(OH)X\downarrow } }
Με υδρόλυση προπενονιτριλίου (CH2 =CHCN) σε όξινο περιβάλλον παράγεται ακρυλικό οξύ[ 6]
C
H
2
=
C
H
C
N
+
2
H
2
O
→
H
+
C
H
2
=
C
H
C
O
O
N
H
4
→
H
C
l
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
N
H
4
C
l
{\displaystyle \mathrm {CH_{2}=CHCN+2H_{2}O{\xrightarrow {H^{+}}}CH_{2}=CHCOONH_{4}{\xrightarrow {HCl}}CH_{2}=CHCOOH+NH_{4}Cl} }
1. Με οξείδωση προπεν-2-όλης-1 (CH2 =CHCH2 OH) παράγεται ακρυλικό οξύ[ 7]
3
C
H
2
=
C
H
C
H
2
O
H
+
4
K
M
n
O
4
+
2
H
2
S
O
4
→
3
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
4
M
n
O
2
+
2
K
2
S
O
4
+
5
H
2
O
{\displaystyle \mathrm {3CH_{2}=CHCH_{2}OH+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}3CH_{2}=CHCOOH+4MnO_{2}+2K_{2}SO_{4}+5H_{2}O} }
2. Με οξείδωση προπεν-2-άλης (CΗ2 =CHCHO) παράγεται ακρυλικό οξύ[ 7]
3
C
H
2
=
C
H
C
H
O
+
2
K
M
n
O
4
+
H
2
S
O
4
→
3
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
2
M
n
O
2
+
K
2
S
O
4
+
H
2
O
{\displaystyle \mathrm {3CH_{2}=CHCHO+2KMnO_{4}+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}3CH_{2}=CHCOOH+2MnO_{2}+K_{2}SO_{4}+H_{2}O} }
Από μεθυλενομηλονικό οξύ [HOOCC(=CH2 )COOH] παράγεται ακρυλικό οξύ[ 8]
H
O
O
C
C
(
=
C
H
2
)
C
O
O
H
→
△ △ -->
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
C
O
2
↑ ↑ -->
{\displaystyle \mathrm {HOOCC(=CH_{2})COOH{\xrightarrow {\triangle }}CH_{2}=CHCOOH+CO_{2}\uparrow } }
Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-υδροξυπροπανικού οξέος ή 3-υδροξυπροπανικού οξέος παράγεται ακρυλικό οξύ. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηηλές θερμοκρασίες, >150 °C[ 9]
C
H
3
C
H
(
O
H
)
C
O
O
H
→
>
150
o
C
π π -->
.
H
2
S
O
4
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
H
2
O
{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH(OH)COOH{\xrightarrow[{>150^{o}C}]{\pi .H_{2}SO_{4}}}CH_{2}=CHCOOH+H_{2}O} }
2.
H
O
C
H
2
C
H
2
C
O
O
H
→
>
150
o
C
π π -->
.
H
2
S
O
4
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
H
2
O
{\displaystyle \mathrm {HOCH_{2}CH_{2}COOH{\xrightarrow[{>150^{o}C}]{\pi .H_{2}SO_{4}}}CH_{2}=CHCOOH+H_{2}O} }
Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί «προστασία» του καρβοξυλίου.
Με απόσπαση υδραλογόνου (HX) από 2-αλοπροπανικό οξύ ή 3-αλοπροπανικό οξύ παράγεται ακρυλικό οξύ[ 10]
C
H
3
C
H
X
C
O
O
H
+
N
a
O
H
→
△ △ -->
R
O
H
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
N
a
X
+
H
2
O
{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CHXCOOH+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}CH_{2}=CHCOOH+NaX+H_{2}O} }
2.
X
C
H
2
C
H
2
C
O
O
H
+
N
a
O
H
→
△ △ -->
R
O
H
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
N
a
X
+
H
2
O
{\displaystyle \mathrm {XCH_{2}CH_{2}COOH+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}CH_{2}=CHCOOH+NaX+H_{2}O} }
Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί «προστασία» του καρβοξυλίου.
Με απόσπαση αλογόνου (X2 ) από 2,3-διαλοπροπανικό οξύ παράγεται ακρυλικό οξύ[ 11]
X
C
H
2
C
H
X
C
O
O
H
+
Z
n
→
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
+
Z
n
X
2
{\displaystyle \mathrm {XCH_{2}CHXCOOH+Zn{\xrightarrow {}}CH_{2}=CHCOOH+ZnX_{2}} }
Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί «προστασία» του καρβοξυλίου.
Με μερική καταλυτική υδρογόνωση προπινικού οξέος παράγεται ακρυλικό οξύ[ 12]
H
C
≡ ≡ -->
C
C
O
O
H
+
H
2
→
N
i
η η -->
´ ´ -->
P
d
η η -->
´ ´ -->
P
t
C
H
2
=
C
H
C
O
O
H
{\displaystyle \mathrm {HC\equiv CCOOH+H_{2}{\xrightarrow {Ni\;{\acute {\eta }}\;Pd\;{\acute {\eta }}\;Pt}}CH_{2}=CHCOOH} }
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.
↑ 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.
Αλκανικά οξέα Αλκενικά οξέα Αλκινικά οξέα Αλκαδιενικά οξέα Αλκανοδιικά οξέα Αλκενοδιικά οξέα Αρωματικά οξέα Αλαλκανικά οξέα Διαλαλκανικά οξέα Τριαλαλκανικά οξέα Αλαλκενικά οξέα Υδροξυοξέα Αλδεϋδοξέα και κετοξέα Υδροθειοξέα Νιτροαλκανικά οξέα
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH(OH)COOH{\xrightarrow[{>150^{o}C}]{\pi .H_{2}SO_{4}}}CH_{2}=CHCOOH+H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ecec5734540d14929475f5637a11659524c1cac8)
![{\displaystyle \mathrm {HOCH_{2}CH_{2}COOH{\xrightarrow[{>150^{o}C}]{\pi .H_{2}SO_{4}}}CH_{2}=CHCOOH+H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5a30a534db37ab37bb05d050207b7568b9e91125)
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CHXCOOH+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}CH_{2}=CHCOOH+NaX+H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/703a38b7ff1876e5c115ca984f3abce3282cd6d0)
![{\displaystyle \mathrm {XCH_{2}CH_{2}COOH+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}CH_{2}=CHCOOH+NaX+H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8ea751be094ff81d244ba80ade2214220da78dc3)
