Butyndizuur

Butyndizuur
Structuurformule en molecuulmodel
	Structuurformule van butyndizurr
	"ball and stick"-model van butyndizuur
Algemeen
Molecuulformule
IUPAC-naam	Butyndizuur
Andere namen	Acetyleendicarbonzuur; Ethyndicarbonzuur
Molmassa	114,056 g/mol
SMILES	O=C(O)C#CC(=O)O
CAS-nummer	142-45-0
PubChem	371
Wikidata	Q410634
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
H-zinnen	H301 - H314 - H315 - H319 - H335
P-zinnen	P260 - P261 - P264 - P270 - P271 - P280 - P301+P310 - P301+P330+P331 - P302+P352 - P303+P361+P353 - P304+P340 - P305+P351+P338 - (P) - P310 - P312 - P321 - P330 - P332+P313 - P337+P313 - P362 - P363 - P403+P233 - P405 - P501
EG-Index-nummer	205-536-0
Fysische eigenschappen
Smeltpunt	(ontleed) 180–187 °C
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal	Scheikunde

Butyndizuur of Acetyleenedicarbonzuur is een organisch zuur, een dicarbonzuur met de forule ${\ce {C4H2O4}}$ of met meer nadruk op de structuur: ${\ce {HOOC-C#C-COOH}}$ . Het is een kristallijne, vaste stof die oplosbaar is in ether.

Bij het verwijderen van de twee protonen ontstaat het butyndioaat-anion ${\ce {^{-}O2C-C#C-CO2^{-}}}$ , alleen bestaande uit koolstof en zuurstof, een koolstof-zuurstof-anionen. Gedeeltelijke ionistaie leidt tot waterstofbutynoaat ${\ce {HO2C-C#C-CO2^{-}}}$ .

Het zuur is voor het eerst beschreven in 1877 door de Poolse scheikundige Ernest Bandrowski.^[2]^[3]^[4]

Het kan verkregen worden door α,β-dibroombarnsteenzuur met KOH in methanol of ethanol. De reactieproducten zijn kaliumbromide en kaliumbutyndioaat. Het zout wordt afgescheiden en de vloeistof wordt dan behandeld met zwavelzuur.^[2] In onderstaande afbeelding is een en ander weergegeven. De onderste regel in het diagram laat ook meteen de reactie naar de dimethyl-ester zien.

Butyndizuur wordt toegepast in de synthese van dimethylbutyndioaat, een veel gebruikt reagens in laboratoria. Het vrije zuur wordt verhandeld als laboratorium stof. Met zwaveltetrafluoride ontstaat hexafluor-but-2-yn, een belangrijk diënofiel in Diels-Alderreacties.

Esters van butyndizuur (met name die van de hogere alkanolen) worden als fase-transfer-katalysatoren ingezet.^[5]

Anionen en zouten

Mono-anion en zouten

Waterstofbutyndioaat is een monovalent anion. Het wordt vaak met de uit het Engels overgenomen afkorting Hadc (= hydrogen acetylene dicarboxylate) aangeduid. Het anion ontstaat door één proton uit het zuur te verwijderen, of uit het di-anion door additie van een proton. De naam wordt ook gebruikt voor elk zout met dit anion. Deze zouten zijn vanuit kristallografisch oogpunt interessant vanwege hun uitzonderlijk korte en sterke waterstofbruggen. In veel kristallijne zouten (met uitzondering van het lithiumzout, vormen de waterstofbutyndioaat lange, lineaire ketens waarbij de sterke watersofbruggen de delen van de keten bijeenhouden. Gewoonlijk zijn de dicarboxylaten vlak, maar de zuurgroepen kunnen ook gedraaid voorkomen, rotatie om de C-C-enkele binding is mogelijk. In het kristalwater dat in veel van de vaste zouten (zoals ${\ce {NaHC4O4.2H2O}}$ en ${\ce {CsHC4O4.2H2O}}$ ) aanwezig is liggen de twee zuurgroepen bijna altijd coplanair of bijna coplanair ( ${\ce {[C(NH2)3]^{+}[HO2CC#CCOO]^{-}}}$ , het guadiniumzout) maar in watervrij ${\ce {KHC4O4}}$ laten de twee zuurgroepen een onderlinge hoek van ongeveer 60° zien.^[6]

Kaliumwaterstofbutyndioaat is het kalium-zout van Hadc met de chemische formule ${\ce {KHC4O4}}$ of ${\ce {K+[HO2CC#CCO2] ^{-}}}$ , vaak ook afgekort tot KHadc. Het wordt ook vaak benoemd als kaliumwaterstofacetylenedicarboxylaat of monokaliumacetylenedicarboxylaat. Het zout kan gesynthetiseerd worden op basis van het vrije zuur en is in organische laboratoria een standaard uitgangsstof voor de bereiding van andere derivaten van het zuur. In de vaste, kristallijne vorm zijn de anionen aan elkaar gekoppeld in lange ketens, bij elkaar gehouden door uitzonderlijk sterke en korte waterstofbruggen.^[7]^[8]

Dianion en zouten

Structuur van het dianion van butyndizuur

Butyndioaat, vaak wordt de uit het Engels afkomstige afkorting ADC (acetylene dicarboxylate) gebruikt, is een divalent anion met de formule ${\ce {[O2CC#CCO2]^{2-}}}$ . Ook zouten en esters van dit zuur dragen deze naam. Het di-anion kan uit het zuur verkregen worden door er twee protonen aan te onttrekken. Het is een van de koolstof-zuurstof-anionen, die net als carbonaat en oxalaat slechts zijn opgebouwd uit koolstof en zuurstof. In organometaal-complexen kan ADC optreden als ligand zoals in het blauwe polymere complex van koper(II) en 2,2'-bipyridine, ${\ce {\{[Cu]^{2+}[C4O4]^{2-}[(C5H4N)2]\}_{n}}}$ .^[9]^[10]

Thallium(I)butyndioaat, ${\ce {Tl2(C4O4)}}$ ontleedt bij 195 °C, waarbij thalium als pyrofoor poeder achterblijft.^[11]

Bronnen, noten en/of referenties

Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel Acetylenedicarboxylic acid op de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.

Verwijzingen in de tekst

↑ ^a ^b Acetylenedicarboxylic acid. Sigma-Aldrich.
↑ ^a ^b Abbott, T. W.; Arnold, R. T.; Thompson, R. B. "Acetylenedicarboxylic acid". Organic Syntheses.; Collective Volume, vol. 2, p. 10
↑ Bandrowski, E. (1877). Ueber Acetylendicarbonsäure. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 10: 838–842. DOI: 10.1002/cber.187701001231. Gearchiveerd van origineel op 10 februari 2022.
↑ E. Bandrowski (1879). Weitere Beiträge zur Kenntniss der Acetylendicarbonsäure. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 12 (2): 2212–2216. DOI: 10.1002/cber.187901202261. Gearchiveerd van origineel op 10 februari 2022.
↑ (en) Daglar, Ozgun, Çakmakçı, Emrah, Hizal, Gurkan, Tunca, Umit, Durmaz, Hakan (5 mei 2020). Extremely fast synthesis of polythioether based phase change materials (PCMs) for thermal energy storage. European Polymer Journal 130: 109681. ISSN: 0014-3057. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2020.109681.
↑ Leban, I, Rupnik, A (1992). Structure of guanidinium hydrogen acetylenedicarboxylate, ${\ce {[CH6N3]^{+}[HC4O4]^{-}}}$ . Acta Crystallographica Section C 48 (5): 821. DOI: 10.1107/S010827019101154X.
↑ Leban, Ivan, Golič, Ljubo, Speakman, J. Clare (1973). Crystal structures of the acid salts of some dibasic acids. Part VII. An X-ray study of potassium hydrogen acetylenedicarboxylate: The α-form. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 (6): 703–705. DOI: 10.1039/P29730000703.
↑ Keisuke Miyakubo. (1994). pdf-bestand Nuclear magnetic resonance studies of dynamical structure of one-dimensional hydrogen-bonded system in the acid salts of some dicarboxylic acids – Osaka University Internetpagina: pdf-bestand (alleen samenvatting, voor volledig artikel is betaald abonnement nodig)
↑ Li, Ming-xing, Shao, Min, Dai, Hui, An, Bao-li, Lu, Wen-cong (2005). Synthesis and Crystal Structure of a Novel Copper(II) Complex with Acetylenedicarboxylate and 2,2′-Bipyridine. Chinese Chemical Letters 16 (10).
↑ Shao, Min, Li, Ming-xing, Dai, Hui, Lu, Wen-cong, An, Bao-li (2007). Polynuclear complexes incorporating Cu(II) and Mn(II) centers bridged by acetylenedicarboxylate: Structure, thermal stability and magnetism. Journal of Molecular Structure 829 (1–3). DOI: 10.1016/j.molstruc.2006.06.021.
↑ Ahlers, Ruth, Ruschewitz, Uwe (2009). Non-centrosymmetric coordination polymers based on thallium and acetylenedicarboxylate. Solid State Sciences 11 (6). DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2009.03.008.

[Aldrich-1] Acetylenedicarboxylic acid. Sigma-Aldrich.

[abbott-2] Abbott, T. W.; Arnold, R. T.; Thompson, R. B. "Acetylenedicarboxylic acid". Organic Syntheses.; Collective Volume, vol. 2, p. 10

[bandro-3] Bandrowski, E. (1877). Ueber Acetylendicarbonsäure. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 10: 838–842. DOI: 10.1002/cber.187701001231. Gearchiveerd van origineel op 10 februari 2022.

[bandro2-4] E. Bandrowski (1879). Weitere Beiträge zur Kenntniss der Acetylendicarbonsäure. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 12 (2): 2212–2216. DOI: 10.1002/cber.187901202261. Gearchiveerd van origineel op 10 februari 2022.

[5] (en) Daglar, Ozgun, Çakmakçı, Emrah, Hizal, Gurkan, Tunca, Umit, Durmaz, Hakan (5 mei 2020). Extremely fast synthesis of polythioether based phase change materials (PCMs) for thermal energy storage. European Polymer Journal 130: 109681. ISSN: 0014-3057. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2020.109681.

[leban-6] Leban, I, Rupnik, A (1992). Structure of guanidinium hydrogen acetylenedicarboxylate, ${\ce {[CH6N3]^{+}[HC4O4]^{-}}}$ . Acta Crystallographica Section C 48 (5): 821. DOI: 10.1107/S010827019101154X.

[leban2-7] Leban, Ivan, Golič, Ljubo, Speakman, J. Clare (1973). Crystal structures of the acid salts of some dibasic acids. Part VII. An X-ray study of potassium hydrogen acetylenedicarboxylate: The α-form. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 (6): 703–705. DOI: 10.1039/P29730000703.

[miyakubo-8] Keisuke Miyakubo. (1994). pdf-bestand Nuclear magnetic resonance studies of dynamical structure of one-dimensional hydrogen-bonded system in the acid salts of some dicarboxylic acids – Osaka University Internetpagina: pdf-bestand (alleen samenvatting, voor volledig artikel is betaald abonnement nodig)

[ming-9] Li, Ming-xing, Shao, Min, Dai, Hui, An, Bao-li, Lu, Wen-cong (2005). Synthesis and Crystal Structure of a Novel Copper(II) Complex with Acetylenedicarboxylate and 2,2′-Bipyridine. Chinese Chemical Letters 16 (10).

[shao-10] Shao, Min, Li, Ming-xing, Dai, Hui, Lu, Wen-cong, An, Bao-li (2007). Polynuclear complexes incorporating Cu(II) and Mn(II) centers bridged by acetylenedicarboxylate: Structure, thermal stability and magnetism. Journal of Molecular Structure 829 (1–3). DOI: 10.1016/j.molstruc.2006.06.021.

[11] Ahlers, Ruth, Ruschewitz, Uwe (2009). Non-centrosymmetric coordination polymers based on thallium and acetylenedicarboxylate. Solid State Sciences 11 (6). DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2009.03.008.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]