Μεθυλο-2-φθοροπροπάνιο

Μεθυλο-2-φθοροπροπάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Μεθυλο-2-φθοροπροπάνιο
Άλλες ονομασίες	τριτοταγές βουτυλοφθορίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C4H9F
Μοριακή μάζα	76,113863 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	(CH3)3CF
Συντομογραφίες	tBuF
Αριθμός CAS	353-61-7
SMILES	FC(C)(C)C
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	3; 1-φθοροβουτάνιο; 2-φθοροβουτάνιο; μεθυλο-1-φθοροπροπάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο βρασμού	12,1°C
Πυκνότητα	752,7 kg/m3
Δείκτης διάθλασης ,; nD	1,332
Χημικές ιδιότητες
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

To μεθυλο-2-φθοροπροπάνιο ή τριτοταγές βουτυλοφθορίδιο είναι ένα υγρό (στις συνηθισμένες συνθήκες, T = 25 °C, P = 1 atm) . Με βάση το χημικό τύπο του, C₄H₉F, έχει τα ακόλουθα τρία (3) ισομερές θέσης:

Ονοματολογία

Η ονομασία «μεθυλο-2-φθοροπροπάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων άνθρακα ανά κύρια αλυσίδα της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες που έχουν χαρακτηριστικές καταλήξεις. Το πρόθεμα «φθορο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου φθορίου ανά μόριο της ένωσης. Το αρχικό πρόθεμα «μεθυλο-» δηλώνει την παρουσία διακλάδωσης ενός ατόμου άνθρακα. Ο αριθμός θέσης «-2-», δηλώνει τον αριθμό θέσης του ατόμου του άνθρακα με το οποίο ενώνεται το άτομο του φθορίου, για να διαχωριστεί η ένωση από την ισομερή της μεθυλο-1-φθοροπροπάνιο. Για το αρχικό πρόθεμα δεν χρειάζεται αριθμός θέσης, γιατί μόνο η θέση #2 είναι διαθέσιμη και επομένως εννοείται. Τέλος το πρόθεμα μέθυλο- προτάσσεται του προθέματος φθορο-, γιατί μ < φ, σύμφωνα με την ελληνική αλφαβητική σειρά. Σημειώνεται ότι η αγγλόφωνη ονομασία της ένωσης είναι 2-fluoromethylpropane, γιατί σύμφωνα με την αγγλική αλφάβητο είναι f < m.

Μοριακή δομή

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[3]
C-H	σ	2sp³-1s	109 pm	3% C^- H⁺
C-C	σ	2sp³-2sp³	154 pm
C-F	σ	2sp³-2sp³	139 pm	43% C⁺ F^-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
F	-0,43
H	+0,03
C_#2	+0,43
C_#1,#3,#1΄	-0,09

Παραγωγή

Με φωτοχημική φθορίωση

Με φωτοχημική φθορίωση μεθυλοπροππροπανίου παράγεται μίγμα μεθυλο-2-φθοροπροπανίου και μεθυλο-1-φθοροπροπανίου^[4]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CH+F_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}x(CH_{3})_{2}CHCH_{2}F+(1-x)(CH_{3})_{3}CF+HF}$

Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυφθοροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας μεθυλοπροπανίου.
Η μέθοδος δεν είναι χρήσιμη αν επιθυμείται το ένα μόνο ισομερές, αφού είναι σχετικά δύσκολος διαχωρισμός.

Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριο

Με επίδραση υδροφθορίου (HF) σε μεθυλο-2-προπανόλη ((CH₃)₃COH)^[5]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}COH+HF{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CF+H_{2}O}$

Συνήθως το υδροφθόριο παρασκευάζεται επιτόπου με την αντίδραση:

$\mathrm {2NaF+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}Na_{2}SO_{4}+2HF}$

Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε μεθυλο-2-χλωροπροπάνιο (CH₃)₃CCl)^[6]^[7]:

$\mathrm {2(CH_{3})_{3}CCl+Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}2(CH_{3})_{3}CF+Hg_{2}Cl_{2}\downarrow }$

Με προσθήκη υδροφθορίου σε μεθυλοπροπένιο

Με προσθήκη υδροφθορίου σε μεθυλοπροπένιο παράγεται μεθυλο-2-φθοροπροπάνιο^[8]::

$\mathrm {(CH_{3})_{2}C=CH_{2}+HF{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CF}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αντιδράσεις υποκατάστασης

Οι αντιδράσεις έχουν παρόμοια ταχύτητα σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αλκυλαλογονίδια των άλλων αλογόνων, γιατί ο μηχανισμός που επικρατεί σ' αυτές τις αντιδράσεις υποκαταστάσεως είναι ο S_N¹.

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Κατά την υδρόλυσή του με εναιώρημα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) σχηματίζεται μεθυλο-2-προπανόλη ((CH₃)₃COH)^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+AgOH{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}COH+AgF}$

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει 2-αλκοξυμεθυλοπροπάνιο ((CH₃)₃COR)^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+RONa{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}COR+NaF}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο (RC≡CC(CH₃)₃). Π.χ.^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+RC\equiv CNa{\xrightarrow {}}RC\equiv CC(CH_{3})_{3}+NaF}$

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό τριτοταγή βουτυλεστέρα (RCOOC(CH₃)₃)^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+RCOONa{\xrightarrow {}}RCOOC(CH_{3})_{3}+NaF}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει διμεθυλοπροπανονιτρίλιο ((CH₃)₃CCN)^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+NaCN{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CCN+NaF}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+RLi{\xrightarrow {}}RC(CH_{3})_{3}+LiF}$

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει μεθυλο-2-προπανοθειόλη ((CH₃)₃CSH)^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+NaSH{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CSH+NaF}$

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει 2-αλκυλθειομεθυλοπροπάνιο ((CH₃)₃CSR)^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}F+RSNa{\xrightarrow {}}RSC(CH_{3})_{3}+NaF}$

Υποκατάσταση από ιώδιο

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει μεθυλο-2-ιωδοπροπάνιο ((CH₃)₃CI)^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+NaI{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CI+NaF}$

Υποκατάσταση από αμινομάδα

Με αμμωνία (NH₃) σχηματίζει μεθυλο-2-προπαναμίνη ((CH₃)₃CNH₂)^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+NH_{3}{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{2}CNH_{2}+HF}$

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH₂) σχηματίζει N-αλκυλομεθυλο-2-προπαναμίνη (RNHC(CH₃)₃)^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+RNH_{2}{\xrightarrow {}}RNHC(CH_{3})_{3}+HF}$

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει N,N-διαλκυλομεθυλο-2-προπαναμίνη [R'N(C(CH₃)₃)R]^[9]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}F+R{\acute {}}\;NHR{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CN(R)R{\acute {}}+HF}$

Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει φθοριούχο N,N,N-τριαλκυλο-τριτοταγές βουτυλαμμώνιο {[R'N(C(CH₃)₃)(R)R"]F}^[10]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+R{\acute {}}\;N(R)R{\acute {}}\;{\acute {}}\;{\xrightarrow {}}[(CH_{3})_{3}CN(R)(R{\acute {}})R{\acute {}}\ \;{\acute {}}\;]F}$

Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη σχηματίζει μεθυλο-2-προπανοφωσφαμίνη^[11]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+PH_{3}{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CPH_{2}+HF}$

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) σχηματίζει μεθυλο-2-νιτροπροπάνιο ((CH₃)₃CNO₂)^[12]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CNO_{2}+AgF}$

Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται μεθυλο-2-φαινυλοβενζόλιο:

$\mathrm {PhH+(CH_{3})_{2}CF{\xrightarrow {AlF_{3}}}PhC(CH_{3})_{3}+HF}$

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων

1. Με λίθιο (Li σχηματίζει τριτοταγές βουτυλολίθιο^[13]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+2Li{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}(CH_{3})_{3}CLi+LiF}$

2. Με μαγνήσιο (Mg) σχηματίζει τριτοταγές βουτυλομαγνησιοφθορίδιο ^[14]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}(CH_{3})_{2}CMgF}$

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH₄) παράγεται μεθυλοπροπάνιο.^[15]:

$\mathrm {4(CH_{3})_{3}CF+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}4(CH_{3})_{3}CH+LiF+AlF_{3}}$

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται μεθυλοπροπάνιο.^[16]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+Zn+HCl{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CH+ZnClF}$

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται μεθυλοπροπάνιο^[17]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+SiH_{4}{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}CH+SiH_{3}F}$

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.^[18]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+RSnH_{3}{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CH+RSnH_{2}F}$

Αντιδράσεις προσθήκης

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH₂=CH₂) παράγει 3,3-διμεθυλο-1-φθορβουτάνιο ((CH₃)₃CCH₂CH₂F)^[19]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CCH_{2}CH_{2}F}$

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 3,3-διμεθυλο-1-φθορο-1-βουτένιο ((CH₃)₃CCH=CHF)^[20]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+HC\equiv CH{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CCH=CHF}$

3. Η αντίδραση του μεθυλο-2-φθοροπροπανίου με συζυγή αλκαδιένια αντιστοιχεί κυρίως σε 1,4-προσθήκη, αν και είναι επίσης δυνατές η 1,2-προσθήκη και η 3,4-προσθήκη, με τη χρήση κατάλληλων συνθηκών. Π.χ^[21]:

$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+(CH_{3})_{3}CF{\xrightarrow {}}RCH_{2}FCH=CHC(CH_{3})_{3}}$ (1,4-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+(CH_{3})_{3}CF{\xrightarrow {}}RCH=CHCHFCH_{2}C(CH_{3})_{3}}$ (1,2-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+(CH_{3})_{3}CF{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}RCHFCH(C(CH_{3})_{3})CH=H_{2}+{\frac {1}{2}}RCH(C(CH_{3})_{3})CHFCH=CH_{2}}$ (3,4-προσθήκη)

4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 4,4-διμεθυλο-1-φθοορπεντάνιο^[22]:

$\mathrm {+(CH_{3})_{3}CF{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{3}CCH_{2}CH_{2}CH_{2}F}$

5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει τυριτοταγές βουτοξυ-2-φθοραιθάνιο^[23]:

$\mathrm {+(CH_{3})_{3}CF{\xrightarrow {}}FCH_{2}CH_{2}OC(CH_{3})_{3}}$

Αντίδραση απόσπασης

Με απόσπαση υδροφθορίου (HF) από μεθυλο-2-φθοροπροπάνιο παράγεται μεθυλοπροπένιο^[24]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}F+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}(CH_{3})_{2}C=CH_{2}+NaF+H_{2}O}$

Παρεμβολή καρβενίων

Τα καρβένια (π.χ. [:CH₂]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε^[25]:

$\mathrm {(CH_{3})_{3}CF+CH_{2}N_{2}{\xrightarrow {hv}}CH_{3}CH_{2}CF(CH_{3})_{2}+N_{2}\uparrow }$

Προκύπτει πάντα ένα μόνο προϊόν. Συγκεκριμένα, αν χρησιμοποιηθεί μεθυλένιο παράγεται μόνο το 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.

Σημειώσεις και αναφορές

Πηγές

Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
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
Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

Μεθυλο-2-φθοροπροπάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Μεθυλο-2-φθοροπροπάνιο
Άλλες ονομασίες	τριτοταγές βουτυλοφθορίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C₄H₉F
Μοριακή μάζα	76,113863 amu^[1]
Σύντομος συντακτικός τύπος	(CH₃)₃CF
Συντομογραφίες	tBuF
Αριθμός CAS	353-61-7
SMILES	FC(C)(C)C
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	3 1-φθοροβουτάνιο 2-φθοροβουτάνιο μεθυλο-1-φθοροπροπάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο βρασμού	12,1°C^[2]
Πυκνότητα	752,7 kg/m³
Δείκτης διάθλασης , n_D	1,332
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Search