Αιθυλοβενζόλιο

Αιθυλοβενζόλιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Αιθυλοβενζένιο
Άλλες ονομασίες	Αιθυλοβενζόλιο Αιθυλοκυκλοεξατριένιο Φαινυλαιθάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C8H10
Μοριακή μάζα	106,17 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	PhCH2CH3
Συντομογραφίες	PhEt, ΦEt, EB
Αριθμός CAS	100-41-4
SMILES	CCc1ccccc1 CCC1=CC=CC=C1
InChI	1S/C8H10/c1-2-8-6-4-3-5-7-8/h3-7H,2H2,1H3
Αριθμός RTECS	DA0700000
Αριθμός UN	L5I45M5G0O
PubChem CID	7500
ChemSpider ID	7219
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	>4
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-95 °C
Σημείο βρασμού	136 °C
Πυκνότητα	866,5 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	150 g/m3
Ιξώδες	0,669 cP (20 °C)
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Βαθμός οκτανίου	124
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	15-20 °C
Επικινδυνότητα
Εύφλεκτο (F)
Φράσεις κινδύνου	R11 R20
Φράσεις ασφαλείας	(S2) S16 S24/25 S29
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	3 2 0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

To αιθυλοβενζόλιο ή αιθυλοβενζένιο ή αιθυλοκυκλοεξατριένιο ή φαινυλαιθάνιο είναι ένα αρένιο με σύντομο συντακτικό τύπο PhCH₂CH₃. Αυτός ο αρωματικός υδρογονάνθρακας είναι ένα σημαντικό ενδιάμεσο της πετροχημικής βιομηχανίας, κυρίως για την παραγωγή στυρόλιου, που με τη σειρά του παράγει πολυστυρόλιο, ένα πολύ σημαντικό πολυμερές.

Δομή

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C#1',#2'-H	σ	2sp3-1s	109 pm	3% C- H+
C#2-#6-H	σ	2sp2-1s	106 pm	3% C- H+
C#1-#6-C#2-#6,#1	σ	2sp2-2sp2	147 pm
C#1...C#6'	π	2p-2p	147 pm
C#1'-C#1	σ	2sp3-2sp2	151 pm
C#1'-C#2'	σ	2sp3-2sp3	154 pm
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
C#2'	-0,09
C#1'	-0,06
C#2-#6	-0,03
C#1	0,00
H	+0,03

Παραγωγή

Αιθυλίωση βενζολίου

1. Βιομηχανικά γίνεται συνήθως με καταλυτική προσθήκη βενζολίου σε αιθένιο:

$\mathrm {PhH+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH_{3}}$

2. Με αιθυλίωση βενζολίου κατά Friedel-Crafts, παράγεται αιθυλοβενζόλιο

$\mathrm {PhH+CH_{3}CH_{2}X{\xrightarrow {AlCl_{3}}}PhCH_{2}CH_{3}+HX}$

• Στη θέση του τριχλωριούχου αργιλίου (AlCl₃), χρησιμοποιούνται (κατά περίπτωση) επίσης οι ακόλουθοι καταλύτες: τριχλωριούχο αντιμόνιο (SbCl₃), τετραχλωριούχος κασσίτερος (SnCl₄), τριφθοριούχο βόριο (BF₃), διχλωριούχος ψευδάργυρος (ZnCl₂), διχλωριούχος υδράργυρος (HgCl₂) και διβρωμιούχος σίδηρος (FeBr₂). Ιδιαίτερα ο τελευταίος, είναι ο καλύτερος, αν X = Br και ο BF₃, αν X = F.

Μέθοδος Fitting

Από φαινυλαλογονίδιο (PhX), με τη μεθοδο Fitting, παράγεται αιθυλοβενζόλιο:

$\mathrm {PhX+2Na{\xrightarrow {-NaX}}PhNa{\xrightarrow {+CH_{3}CH_{2}X}}PhCH_{2}CH_{3}+NaX}$

Μέθοδος Grignard

Από φαινυλαλογονίδιο (PhX), με τη μέθοδο Grignard, παράγεται αιθυλοβενζόλιο:

$\mathrm {PhX+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}PhMgX{\xrightarrow {+CH_{3}CH_{2}X}}PhCH_{2}CH_{3}+MgX_{2}}$

Με αποκαρβοξυλίωση κατάλληλων καρβοξυλικών οξέων

1. Από φαινυλοπροπανικά οξέα, με αποκαρβοξυλίωση παράγεται αιθυλοβενζόλιο:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{2}COOH+NaOH{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH_{2}COONa+H_{2}O}$
$\mathrm {PhCH_{2}CH_{2}COONa+H_{2}O{\xrightarrow {\triangle }}PhCH_{2}CH_{3}+NaHCO_{3}}$

2. Από οποιοδήποτε αιθυλοβενζοϊκό οξύ:

$\mathrm {EtC_{6}H_{4}COOH+{\xrightarrow {}}EtC_{6}H_{4}COONa+H_{2}O}$
$\mathrm {EtC_{6}H_{4}COONa+H_{2}O{\xrightarrow {\triangle }}PhCH_{2}CH_{3}+NaHCO_{3}}$

Με αναγωγή οξυγονούχων ενώσεων

1. Από οποιαδήπτε αιθυλοφαινόλη, με αποξυγόνωση, παράγεται αιθυλοβενζόλιο::

$\mathrm {EtC_{6}H_{4}OH+Zn{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH_{3}+ZnO}$

2. Από φαινυλαιθανάλη, με τη μέθοδο Wolff-Kishner, παράγεται αιθυλοβενζόλιο::

$\mathrm {PhCH_{2}CHO+NH_{2}NH_{2}{\xrightarrow {-H_{2}O}}PhCH_{2}CH=NHNH_{2}{\xrightarrow {KOH}}PhCH_{2}CH_{3}+N_{2}\uparrow }$

3. Με αναγωγή ακετοφαινόνης (PhCOCH₃)- Αντίδραση Clemmensen :

$\mathrm {PhCOCH_{3}+2Zn+2HCl{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH_{3}+ZnCl_{2}+ZnO}$

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα

• Ο βενζολικός δακτύλιος στο αιθυλοβενζόλιο είναι ελαφρά ενεργοποιημένος σε σχέση με το βενζόλιο, με αποτέλεσμα οι αντιδράσεις αρωματικής ηλεκτρονιόφιλης υποκατάστασης να γίνονται με λίγο μεγαλύτερη ταχύτητα και παράγονται κυρίως ο- και π- διπαράγωγα του βενζολίου.
• Οι περισσότερες απόπειρες υποκατάστασης των υδρογόνυ του μεθυλίου έχουν σαν αποτέλσμα την υποκατάσταση και εκείνων τοu αρωματικού δακτυλίου. Ο μόνος μηχανισμός που ευνοεί την υποκατάσταση στο αιθύλιο είναι ο S_N², που ευνοείται από απρωτικούς και μη πολικούς διαλύτες. Ο S_N¹ μηχανισμός και η φωτοχημική αλογόνωση ευνοεί την υποκατάσταση στον αρωματικό δακτύλιο.

Καταλυτική αφυδρογόνωση

Αυτή είναι η κύρια βιομηχανική εφαρμογή του αιθυλοβενζολίου, από την οποία παράγεται στυρόλιο:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}{\xrightarrow[{Pd,Pt}]{\triangle }}PhCH=CH_{2}+H_{2}}$

Νίτρωση

Με νίτρωση παράγει ορθοαιθυλονιτροβενζόλιο και παρααιθυλονιτροβενζόλιο:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+HNO_{3}{\xrightarrow {\pi .H_{2}SO_{4}}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})NO_{2}+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})NO_{2}+H_{2}O}$

Σουλφούρωση

Με σουλφολυρωση παράγει ορθοαιθυλοβενζοσουλφονικό οξύ και παρααιθυλοβενζοσουλφονικό οξύ:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})SO_{3}H+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})SO_{3}H+H_{2}O}$

Αλογόνωση

Με αλογόνωση παράγει ορθοαιθυλαλοβενζόλιο και παρααιθυλαλοβενζόλιο:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+X_{2}{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})X+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})X+HX}$

• όπου Χ Cl ή Br. Τα άλλα φαινυλαλονονίδια προκύπτουν σε δεύτερη φάση με υποκατάσταση αυτών με χρήση ΚI ή Hg₂F₂, αντίστοιχα.
• Ειδικά για το βρώμιο καλύτερος καταλύτης είναι ο FeBr₃.
• Αν χρησιμοποιηθεί φωτοχημική αλογόνωση παράγεται κυρίως PhCHXCH₃.

Αλκυλίωση

Με αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγονται ορθοαιθυλαλκυλοβενζόλιο και παρααιθυλαλκυλοβενζόλιο:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+RX{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})R+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})R+HX}$

Ακυλίωση

Με ακυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγονται ορθοαιθυλακυλοβενζόλιο και παρααιθυλακυλοβενζόλιο:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+RCOX{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})COR+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})COR+HX}$

Υδροξυλίωση

Με υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγονται ορθοαιθυλοφαινόλη και παρααιθυλοφαινόλη:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+XOH{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})OH+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})OH+HX}$

Αμίνωση

Με αμίνωση κατά Friedel-Crafts παράγονται ορθοαιθυλανιλίνη και παρααιθυλανιλίνη:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+NH_{2}X{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})NH_{2}+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})NH_{2}+HX}$

Καρβοξυλίωση

Με καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγονται ορθοαιθυλοβενζοϊκό οξύ και παρααιθυλοβενζοϊκό οξύ:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+XCOOH{\xrightarrow {AlX_{3}}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})COOH+{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})COOH+HX}$

Υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση παράγεται αιθυλοκυκλεξάνιο:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+3H_{2}{\xrightarrow {Pt}}}$

Οζονόλυση

Με οζονόλυση παράγονται αιθανοδιάλη και 2-οξοβουτανάλη:

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+2O_{3}{\xrightarrow {Zn}}+CH_{3}CH_{2}COCHO+2HCOCHO}$

Οξείδωση

Με οξείδωση με KMnO₄ παράγεται ακετοφαινόνη:

$\mathrm {3PhCH_{2}CH_{3}+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}3PhCOCH_{3}+2MnO_{2}+2K_{2}SO_{4}+5H_{2}O}$

Αλομεθυλίωση

Με αλομεθυλίωση κατά Blanc παράγονται ορθοαιθυλοαλομεθυλοβενζόλιο και παρααιθυλοαλομεθυλοβενζόλιο::

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+HCHO+HX{\xrightarrow {ZnX_{2}}}{\frac {2}{3}}o-C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})CH_{2}X+{\frac {1}{3}}\pi -C_{6}H_{4}(CH_{2}CH_{3})CH_{2}X+H_{2}O}$

Επίδραση καρβενίων

Με μεθυλένιο παράγονται όλα τα αιθυλομεθυλοβενζόλια, προπυλοβενζόλιο, ισοπροπυλοβενζόλιο,1-αιθυλοκυκλοεπτατριένιο, 2-αιθυλοκυκλοεπτατριένιο και 3-αιθυλοκυκλοεπτατριένιο.

$\mathrm {PhCH_{2}CH_{3}+CH_{3}X+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {5}{16}}EtC_{6}H_{4}Me+{\frac {1}{8}}PhiPr+{\frac {3}{16}}PhPr+{\frac {3}{8}}C_{7}H_{7}Et+KX+H_{2}O}$

• Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και γι' αυτό επικρατεί η αναλογία που προκύπτει από την αναλογία των ατόμων υδρογόνου: 10 συνολικά άτομα: 5 στο Et και 5 στο βενζολικό δακτύλιο. Με παρεμβολή στους 6 αρωματικούς δεσμούς σχηματίζονται 3 ισομερή αιθυλοκυκλοεπτατριένια.

Πηγές

• Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
• Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
• SCHAUM'S OUTLINE SERIES, Οργανική Χημεία, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
• Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982