1-φθοροπεντάνιο
To 1-φθοροπεντάνιο ή 1-πεντυλοφθορίδιο είναι ένα υγρό (στις συνηθισμένες συνθήκες, T = 25 °C, P = 1 atm) αλκυλογονίδιο. Με βάση το χημικό τύπο του, C5H11F, έχει τα ακόλουθα επτά (7) ισομερές θέσης:
- 2-φθοροπεντάνιο.
- 3-φθοροπεντάνιο.
- 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.
- 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
- 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
- 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.
- Διμεθυλοφθοροπροπάνιο.
1-φθοροπεντάνιο | |
---|---|
Γενικά | |
Όνομα IUPAC | 1-φθοροπεντάνιο |
Άλλες ονομασίες | 1-πεντυλοφθορίδιο |
Χημικά αναγνωριστικά | |
Χημικός τύπος | C5H11F |
Μοριακή μάζα | 90,14 amu[1] |
Σύντομος συντακτικός τύπος | CH3CH2CH2CH2CH2F |
Συντομογραφίες | BuCH2F |
Αριθμός CAS | 592-50-7 |
SMILES | CCCCCF |
Ισομέρεια | |
Ισομερή θέσης | 7 2-φθοροπεντάνιο 3-φθοροπεντάνιο 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο διμεθυλοφθοροπροπάνιο |
Φυσικές ιδιότητες | |
Σημείο βρασμού | 62-63 °C |
Πυκνότητα | 780 kg/m3 |
Δείκτης διάθλασης , nD | 1,359-1,361 |
Εμφάνιση | Υγρό |
Χημικές ιδιότητες | |
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης | -12 °C |
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa). |
Ονοματολογία
Η ονομασία «φθοροπεντάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «πεντ-» δηλώνει την παρουσία πέντε (5) ατόμων άνθρακα ανά μόριο 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 αρχικό πρόθεμα «φθορο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου φθορίου ανά μόριο της ένωσης. Τέλος, ο αρχικός αριθμός θέσης «1-», δηλώνει τον αριθμό θέσης του ατόμου του άνθρακα με το οποίο ενώνεται το άτομο του φθορίου, για να διαχωριστεί η ένωση από τις ισομερείς της 2-φθοροπεντάνιο και 3-φθοροπεντάνιο.
Μοριακή δομή
Δεσμοί[2] | ||||
Δεσμός | τύπος δεσμού | ηλεκτρονική δομή | Μήκος δεσμού | Ιονισμός |
---|---|---|---|---|
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#1 | +0,37 | |||
C#5 | -0,09 | |||
C#2-#4 | -0,06 |
Παραγωγή
Με φωτοχημική φθορίωση
Με φωτοχημική φθορίωση πεντανίου παράγεται μίγμα 1-φθοροπεντανίου, 2-φθοροπεντανίου και 3-φθοροπεντανίου[3]:
- Όπου a + b + c = 1.
- Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυφθοροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας πεντανίου.
- 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 1-πεντανόλη (CH3CH2CH2CH2CH2OH)[4]:
- Συνήθως το υδροφθόριο παρασκευάζεται επιτόπου με την αντίδραση:
Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο
Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε 1-χλωροπεντάνιο (CH3CH2CH2CH2CH2Cl)[5][6]:
Με προσθήκη 1-φθοροπροπανίου σε αιθένιο
Με προσθήκη 1-φθοροπροπάνιου σε αιθένιο παράγεται 1-φθοροπεντάνιο[7]::
Με προσθήκη φθοραιθανίου σε κυκλοπροπάνιο
Με προσθήκη φθοραιθανίου σε κυκλοπροπάνιο παράγεται 1-φθοροπεντάνιο[8]:
Με προσθήκη φθορομεθανίου σε κυκλοβουτάνιο
Με προσθήκη φθορομεθανίου σε κυκλοβουτάνιο παράγεται 1-φθοροπεντάνιο[9]:
Χημικές ιδιότητες και παράγωγα
Αντιδράσεις υποκατάστασης
- Οι αντιδράσεις είναι πολύ πιο αργές σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αλκυλαλογονίδια των άλλων αλογόνων, γιατί ο μηχανισμός που επικρατεί σ' αυτές τις αντιδράσεις υποκαταστάσεως είναι ο SN2.
Υποκατάσταση από υδροξύλιο
Κατά την υδρόλυσή του με εναιώρημα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) σχηματίζεται 1-πεντανόλη (CH3CH2CH2CH2CH2OH)[10]:
Υποκατάσταση από αλκοξύλιο
Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει αλκυλoπεντυλαιθέρα (CH3CH2CH2CH2CH2OR)[10]:
Υποκατάσταση από αλκινύλιο
Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο (RC≡CCH2CH2CH2CH2CH3). Π.χ.[10]:
Υποκατάσταση από ακύλιο
Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό πεντυλεστέρα (RCOOCH2CH2CH2CH2CH3)[10]:
Υποκατάσταση από κυάνιο
Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει εξανονιτρίλιο (CH3CH2CH2CH2CH2CN)[10]:
Υποκατάσταση από αλκύλιο
Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο[10]:
Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο
Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει 1-πεντανοθειόλη (CH3CH2CH2CH2CH2SH)[10]:
Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο
Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει αλκυλοπεντυλοθειαιθέρα (RSCH2CH2CH2CH2CH3)[10]:
Υποκατάσταση από ιώδιο
Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει 1-ιωδοπεντάνιο (CH3CH2CH2CH2CH2I)[10]:
Υποκατάσταση από αμινομάδα
Με αμμωνία (NH3) σχηματίζει 1-πενταναμίνη (CH3CH2CH2CH2CH2NH2)[10]:
Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα
Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH2) σχηματίζει N-αλκυλο-1-πενταναμίνη (RNHCH2CH2CH2CH2CH3)[10]:
Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα
Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει N,N-διαλκυλο-1-πενταναμίνη [R'N(CH2CH2CH2CH2CH3)R][10]:
Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα
Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει φθοριούχο N,N,N-τριαλκυλοπεντυλαμμώνιο {[R'N(CH2CH2CH2CH2CH3)(R)R"]F}[11]:
Υποκατάσταση από φωσφύλιο
Με φωσφίνη σχηματίζει 1-πεντανοφωσφαμίνη[12]:
Υποκατάσταση από νιτροομάδα
Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) σχηματίζει 1-νιτροπεντάνιο (CH3CH2CH2CH2CH2NO2)[13]:
Υποκατάσταση από φαινύλιο
Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται 1-φαινυλοπεντάνιο:
Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων
1. Με λίθιο (Li σχηματίζει πεντυλολίθιο[14]:
2. Με μαγνήσιο (Mg) σχηματίζει 1-πεντυλομαγνησιοφθορίδιο [15]:
Αναγωγή
1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται πεντάνιο.[16]:
2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται πεντάνιο.[17]:
3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται πεντάνιο[18]:
4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.[19]:
Αντιδράσεις προσθήκης
1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 1-φθορεπτάνιο (CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2F)[20]:
2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 1-φθορο-1-επτένιο (CH3CH2CH2CH2CH2CH=CHF)[21]:
3. Η αντίδραση του 1-φθοροπεντανίου 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[22]:
(1,4-προσθήκη)
(1,2-προσθήκη)
(3,4-προσθήκη)
4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 1-φθοροκτάνιο[23]:
5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει πεντοξυ-2-φθοραιθάνιο[24]:
Αντίδραση απόσπασης
Με απόσπαση υδροφθορίου (HF) από 1-φθοροπεντάνιο παράγεται 1-πεντένιο[25]:
Παρεμβολή καρβενίων
- Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
- 1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς CH2-H. Παράγεται 1-φθορεξάνιο.
- 2. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C#2H-H: Παράγεται 2-μεθυλο-1-φθοροπεντάνιο.
- 3. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C#3H-H: Παράγεται 3-μεθυλο-1-φθοροπεντάνιο.
- 4. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C#3H-H: Παράγεται 4-μεθυλο-1-φθοροπεντάνιο.
- 5. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C#1H-H: Παράγεται 2-φθορεξάνιο.
Προκύπτει επομένως μίγμα 1-φθορεξάνιου ~27%, 2-μεθυλο-1-φθοροπεντάνιου ~18%, 3-μεθυλο-1-φθοροπεντάνιου ~18%, 4-μεθυλο-1-φθοροπεντάνιου ~18% και 2-φθορεξάνιου ~18%.
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