To 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο ή 2-μεθυλο-2-βουτυλοφθορίδιο, είναι ένα αλκυλογονίδιο. Με βάση το χημικό τύπο του, C5H11F, έχει τα ακόλουθα επτά (7) ισομερές θέσης:
- 1-φθοροπεντάνιο.
- 2-φθοροπεντάνιο.
- 3-φθοροπεντάνιο.
- 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.
- 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
- 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.
- Διμεθυλοφθοροπροπάνιο.
Η ονομασία «2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «βουτ-» δηλώνει την παρουσία τεσσάρων (4) 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 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο. Για το αρχικό πρόθεμα επίσης χρειάζεται ο αριθμός θέσης 2-, γιατί και η θέση #3 είναι διαθέσιμη και επομένως δεν 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 1-fluoro-2-methylbutane, γιατί σύμφωνα με την αγγλική αλφάβητο είναι f < m.
| Δεσμοί[3] |
| 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,#4,#1΄ | -0,09 |
| C#3 | -0,06 |
| C#2 | +0,47 |
Με φωτοχημική φθορίωση μεθυλοβουτάνιου παράγεται μίγμα 2-μεθυλο-2-φθοροβουτανίου, 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιου, 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιου και 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιου[4]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})_{2}+F_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}aCH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CH_{2}F+bCH_{3}CH_{2}CF(CH_{3})_{2}+cCH_{3}CHFCH(CH_{3})_{3}+d(CH_{3})_{2}CHCH_{2}CH_{2}F+HF} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eb0d4bf7c5e0bad18ead749bf274a0ca1390e350)
- Όπου a + b + c + d = 1.
- Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυφθοροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας μεθυλοβουτανίου.
- Η μέθοδος δεν είναι χρήσιμη αν επιθυμείται το ένα μόνο ισομερές, αφού είναι σχετικά δύσκολος διαχωρισμός.
Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριοεπεξεργασία κώδικα
Με επίδραση υδροφθορίου (HF) σε 2-μεθυλο-2-βουτανόλη (CH3CH2C(OH)(CH3)CH2OH)[5]:
- Συνήθως το υδροφθόριο παρασκευάζεται επιτόπου με την αντίδραση:
Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε 2-μεθυλο-2-χλωροβουτάνιο (CH3CH2CCl(CH3)2)[6][7]:
Με προσθήκη υδροφθορίου σε 2-μεθυλο-1-βουτένιο ή σε μεθυλο-2-βουτένιοεπεξεργασία κώδικα
Με προσθήκη υδρφθορίου σε 2-μεθυλο-1-βουτένιο ή μεθυλο-2-βουτένιο παράγεται 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο[8]:
ή
Με προσθήκη υδροφθορίου σε κυκλοπροπάνιοεπεξεργασία κώδικα
Με προσθήκη υδρφθορίου σε 1,1-διμεθυλοκυκλοπροπάνιο παράγεται 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο[9]:
- 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 SN1.
Κατά την υδρόλυσή του με εναιώρημα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) σχηματίζεται 2-μεθυλο-2-βουτανόλη (CH3CH2C(OH)(CH32)[10]:
Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει 2-αλκοξυ-2-μεθυλοβουτάνιο (CH3CH2C(OR)(CH32)[10]:
Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο (RC≡CC(CH3)2CH2CH3). Π.χ.[10]:
Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό (1,1-διμεθυλοπροπυλ)εστέρα (RCOOCH2CH2CH(CH3)2)[10]:
Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει 2,2-διμεθυλοβουτανονιτρίλιο (CH3CH2C(CH3)2CN)[10]:
Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο[10]:
Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει 2-μεθυλο-2-βουτανοθειόλη (CH3CH2C(SH)(CH32)[10]:
Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει 2-αλκυλοθειο-2-μεθυλοβουτάνιο (RSC(CH3)2CH2CH3)2)[10]:
Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει 2-ιωδο-2-μεθυλοβουτάνιο (CH3CH2CI(CH3)2)[10]:
Με αμμωνία (NH3) σχηματίζει 2-μεθυλο-2-βουταναμίνη (CH3CH2C(NH2)(CH3)2)[10]:
Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH2) σχηματίζει N-αλκυλο-2-μεθυλο-2-βουταναμίνη (RNHC(CH3)2CH2CH3)[10]:
Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει N,N-διαλκυλο-2-μεθυλο-2-βουταναμίνη [R'N(C(CH3)2CH2CH3)R][10]:
Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει φθοριούχο N,N,N-τριαλκυλο(1,1-διμεθυλοπροπυλ)αμμώνιο [R'N(C(CH3)2CH2CH3)(R)R"]F}[11]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CF(CH_{3})_{2}+R{\acute {}}\;N(R)R{\acute {}}\;{\acute {}}\;{\xrightarrow {}}[R{\acute {}}\;N(C(CH_{3})_{2}CH_{2}CH_{3})(R)R{\acute {}}\;{\acute {}}\;]F} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/426dfc4df8aff4e5e977a6467a4624448bbcdc17)
Με φωσφίνη σχηματίζει 2-μεθυλο-2-βουτανοφωσφαμίνη[12]:
Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) σχηματίζει 2-μεθυλο-2-νιτροβουττάνιο (CH3CH2C(NO2)(CH3)2)[13]:
Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται 2-μεθυλο-2-φαινυλοβουτάνιο:
1. Με λίθιο (Li σχηματίζει 1,1-διμεθυλοπροπυλολίθιο[14]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CF(CH_{3})_{2}+2Li{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}CLi(CH_{3})_{2}+LiF} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ff05e27f6a6e8159220977a334d31abd7c4ba02b)
2. Με μαγνήσιο (Mg) σχηματίζει 2-μεθυλο-2-βουτυλομαγνησιοφθορίδιο[15]:
1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται μεθυλοβουτάνιο[16]:
2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται μεθυλοβουτάνιο[17]:
3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται μεθυλοβουτάνιο[18]:
4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.[19]:
1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 4,4-διμεθυλο-1-φθοροπεντάνιο (CH3CH2C(CH3)2CH2CH2F)[20]:
2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 4,4-διμεθυλο-1-φθορο-1-πεντένιο (CH3CH2C(CH3)2CH=CHF)[21]:
3. Η αντίδραση του 2-μεθυλο-2-φθοροβουτανίου 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]:
4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 4,4-διμεθυλο-1-φθορεξάνιο[23]:
5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει 1-(1΄,1΄-διμεθυλοπροποξυ)-2-φθοραιθάνιο[24]:
Με απόσπαση υδροφθορίου (HF) από 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο παράγεται μίγμα 2-μεθυλο-1-βουτένιου και μεθυλο-2-βουτένιου[25]:
![{\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}CF(CH_{3})_{2}+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}{\frac {3}{4}}CH_{3}CH_{2}C(CH_{3})=CH_{2}+{\frac {1}{4}}CH_{3}CH=C(CH_{3})_{2}+NaF+H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/961ef34afc6ff0d52d974d2772de444244d59305)
- Τα καρβένια (π.χ. [:CH2]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε[26]:
- Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
- 1. Παρεμβολή στους έξι (6) δεσμούς C#1,#1΄H2-H. Παράγεται 3-μεθυλο-3-φθοροπεντάνιο.
- 2. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#4H-H: Παράγεται 2-μεθυλο-2-φθοροπεντάνιο.
- 3. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C#3H-H: Παράγεται 2,3-διμεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
Προκύπτει επομένως μίγμα 3-μεθυλο-3-φθοροπεντάνιου ~54%, 2-μεθυλο-2-φθοροπεντάνιου ~27% και 2,3-διμεθυλο-1-φθοροβουτάνιου ~18%.
- 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
| π • σ • εΟργανοαλογονίδια |
|---|
| | Αλυδρογονάνθρακες | | | | Αλοκαρβένια | | | Αλκυλαλογονίδια ή
(μον)αλαλκάνια | | | Διαλαλκάνια | | | Αλαλκένια | | | Αλοκυκλοαλκάνια | | | Τριαλαλκάνια | | | Διαλαλκένια | | | Αλαλκίνια | | | Αλαλκαδιένια ή
αλκαδιενυλαλογονόδια | | | Τετραλαλκάνια | | | Αρωματικοί αλυδρογονάνθρακες | |
| | | Αλαμίνες | | | | Αλαλκοόλες | | | | Αλαιθέρες | | | | Αλαλδεΰδες | | | | Αλοξυλοαλκάνια | | | | Ακυλαλογονίδια | | | | Αλοξέα | | | | Αλοσιλάνια | |
|
