Φθοραιθίνιο

Από testwiki
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Πρότυπο:Πληροφορίες χημικής ένωσης

Το φθοροαιθίνιο[1] είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και φθόριο, με χημικό τύπο C2HF, αλλά συχνά αποδίδεται με το σύντομο συντακτικό τύπο HC≡CF. Ανήκει στα αλαλκίνια, δηλαδή στους άκυκλους με έναν τριπλό δεσμό αλυδρογονάνθρακες. Τα δυο (2) άτομα άνθρακα, που περιέχει, βρίσκονται σε υβριδισμό sp και συνδέονται με τριπλό δεσμό, δηλαδή ένα (1) σ και δύο (2) π.

Μοριακή δομή

Δεσμοί
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp-1s 92 pm 3% C- H+
C≡C σ 2sp-2sp 120 pm
π 2py-2py
π 2pz-2pz
C-F σ 2sp-2sp3 122 pm 43% C+ F-

Παραγωγή

Με απόσπαση υδραλογόνων

Με απόσπαση δύο μορίων υδραλογόνου από 1,1-διαλο-1-φθοροαιθάνιο ή 1,2-διαλο-1-φθοροαιθάνιο ή και 1,1-διαλο-2-φθοροαιθάνιο, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), με καλύτερα αποτελέσματα αν τα άλλα αλογόνα δεν είναι κι εκείνα φθόριο, παράγεται φθοραιθίνιο.[2]:

CH3CX2F+2NaOHHCCF+2NaX+2H2O
ή
XCH2CHXF+2NaOHHCCF+2NaX+2H2O
ή
X2CHCH2F+2NaOHHCCF+2NaX+2H2O

Με απόσπαση αλογόνου

Με απόσπαση δύο μορίων αλογόνου από 1,1,2,2-τετρααλο-1-φθοροαιθάνιο, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται αιθινυλοφθορίδιο. Καλύτερη απόδοση αν τα άλλα αλογόνα δεν είναι κι εκείνα φθόριο παράγεται φθοραιθίνιο[3]:

X2CHCX2F+2ZnHCCF+2ZnX2

Από χλωραιθίνιο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε χλωραιθίνιο παράγεται φθοραιθίνιο[4]:

HCCCl+12Hg2F212Hg2Cl2+HCCF

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

  • Παρέχει δυνατότητες προσθήκης στο τριπλό του δεσμό, όσο και υποκατάστασης με το αλογόνο του, αν και το οποίο είναι το χειρότερο για τέτοιες αντιδράσεις.

Αντιδράσεις προσθήκης στον τριπλό δεσμό

Ενυδάτωση

Με επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση) σε φθοραιθίνιο, παρουσία ιόντων υδραργύρου (Hg), παράγεται ακετυλοφθορίδιο (CH3COF) [5]:

HCCF+H2OH2SO4Hg2+CH3COF

Προσθήκη υπαλογονώδους οξέος

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε φθοραιθίνιο παράγεται αλαιθανοϋλοφθορίδιο[6]:

HCCF+HOXXCH2COF

  • Το HOX παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:

2H2O+X22HOX

  • Ενδιάμεσα παράγεται αλαιθενόλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε αλαιθανοϋλοφθορίδιο.

Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση φθοραιθίνιου σχηματίζεται αρχικά φθοραιθένιο, και στη συνέχεια, με περίσσεια υδρογόνου φθοραιθάνιο.[7]:

HCCF+H2Niη´Pdη´PtCH2=CHF+H2Niη´Pdη´PtCH3CH2F

Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε φθοραιθίνιο έχουμε προσθήκη στον τριπλό δεσμό. Παράγεται αρχικά 1,2-διαλο-1-φθοροαιθένιο, και στη συνέχεια, με περίσσεια αλογόνου, 1,1,2,2-τετρααλο-1-φθοροαιθάνιο.[8]:

HCCF+X2CCl4XCH=CXF+X2CCl4X2CHCX2F

Υδραλογόνωση

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε φθοραιθίνιο παράγεται αρχικά 1-αλο-1-φθοροαιθένιο και στη συνέχεια, με περίσσεια υδραλογόνου, 1,1-διαλο-1-φθοροαιθάνιο.[9]:

HCCF+HXCH2=CXF+HXCH3CX2F

Υδροκυάνωση

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε φθοραιθίνιο παράγεται 2-φθοροπροπενονιτρίλιο:

HCCF+HCNCH2=CFCN

Προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα

1. Με προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και νερού (H2O) σε φθοραιθίνιο, παράγεται 2-φθοροπροπενικό οξύ:

HCCF+CO+H2OCH2=CFCOOH

2. Με προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και αλκοόλης (ROH) σε φθοραιθίνιο, παράγεται 2-φθοροπροπενικός αλκυλεστέρας:

HCCF+CO+ROHCH2=CFCOOR

Διυδροξυλίωση

Η διυδροξυλίωση αιθινυλοφθορίδιου, αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2 και παράγει υδροξυαιθανοϋλοφθορίδιο[10] Μπορεί να γίνει με τους παρακάτω δυο τρόπους:

1. Με επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) σε φθοραιθίνιο:

5HCCF+4KMnO4+2H2SO45HOCH=C(F)OH+4MnO+2K2SO4+2H2O
HOCH=C(F)OHHOCH2COF

2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου σε φθοραιθίνιο:

HCCF+H2O2RCOOHHOCH=C(F)OH
HOCH=C(F)OHHOCH2COF

Προσθήκη αλκοολών

Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε φθοραιθίνιο παράγεται 1-αλκοξυ-1-φθοραιθάνιο[11]:

HCCF+ROHCH2=CFOR

Προσθήκη καρβονικών οξέων

Με επίδραση καρβονικών οξέων (RCOOH) σε φθοραιθίνιο παράγεται αλκυλοκαρβοξυλικός (1΄-φθοροαιθενυλ)εστέρας[12]:

HCCF+RCOOHRCOOCF=CH2

Οζονόλυση

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε φθοραιθίνιο, παράγεται αρχικά ασταθές οζονίδιο, που τελικά διασπάται σε φορμυλομεθανοϋλοφθορίδιο[13]:

HCCF+23O3H2OOCHCOF

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) σε φθοραιθίνιο παράγεται φθοροφορμυλομεθανικό οξύ[14]:

5HCCF+6KMnO4+3H2SO45HOOCOF+6MnO2+3K2SO4+3H2O

Επίδραση καρβονυλικών ενώσεων

Με επίδραση καρβονυλικής ένωσης (RCOR') παράγεται φθοραιθινυλοαλκοόλη[15]:

HCCF+RCOR´FCCC(OH)(R)R´

  • όπου R,R' μπορεί να είναι και υδρογόνα.

Πολυμερισμός

  • Τα προϊόντα πολυμερισμού του φθοραιθινίου ποικίλλουν ανάλογα με τις συνθήκες, που περιλαμβάνουν και την παρουσία (διαφορετικών κατά περίπτωση) καταλυτών:

1. Το φθοραιθίνιο διμερίζεται σχηματίζοντας 2,4-διφθοροβουτενίνιο, παρουσία χλωριούχου υποχαλκού (Cu2Cl2)[16]:

2FCCHCu2Cl2FCCCF=CH2

2. Το φθοραιθίνιο διμερίζεται σχηματίζοντας διφθοροβουταδιίνιο, παρουσία οξειδωτικών μέσων, όπως τα ιόντα δισθενούς χαλκού (Cu2+). Αποσπούνται δύο πρωτόνια[17]:

2FCCH+Cu2+FCCCCF+Cu+2H+

3. Το φθοραιθίνιο τριμερίζεται σχηματίζοντας 1,3,5-τριφθοροβενζόλιο, παρουσία σιδήρου[18]:

3FCCHFe1,3,5C6H3F3

4. Το φθοραιθίνιο τετραμερίζεται σχηματίζοντας 1,3,5,7-τετραφθοροκυκλοοκτατετραένιο, παρουσία κυανιούχου νικελίου [Ni(CN)2], ανθρακασβέστιου (CaC2) και τετραϋδροφουρανίου (THF), σε θερμοκρασία 60 °C και υπό πίεση 15 bar[19]:

4FCCH60oC,15barNi(CN)2,CaC2,THF1,3,5,7C8H4F4

Αντιδράσεις υποκατάστασης του φθορίου

Υποκατάσταση φθορίου από υδροξύλιο

Με υδρόλυση φθοραιθινίου με αραιό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) σχηματίζεται τελικά αιθενόνη (CH2=C=O)[20]:

HCCF+NaOHNaFHCCOHCH2=C=O

Παραγωγή αιθέρα

Με επίδραση αλκοολικού άλατος (RONa) σε φθοραιθίνιο σχηματίζεται αιθινυλοαλκυλοαιθέρας (HC≡COR)[20]:

HCCF+RONaHCCOR+NaF

Παραγωγή αλκαδιινίου

Με επίδραση αλκινικού άλατος (RC≡CNa) σε φθοραιθίνιο σχηματίζεται αλαλκαδιίνιο (RC≡CC≡CH). Π.χ.[20]:

HCCF+RCCNaRCCCCH+NaF

Παραγωγή εστέρα

Με επίδραση καρβοξυλικού άλατος (RCOONa) σε φθοραιθίνιο σχηματίζεται καρβονικό αιθινυλεστέρα (RCOOC≡CH)[20]:

HCCF+RCOONaRCOOCCH+NaF

Παραγωγή νιτριλίου

Με επίδραση κυανιούχου νατρίου (NaCN) σε φθοραιθίνιο σχηματίζεται προπινονιτρίλιο (ΗC≡CCN)[20]:

HCCF+NaCNHCCCN+NaF

Παραγωγή αλκινίου

Με επίδραση αλκυλολιθίου (RLi) σε φθοραιθίνιο σχηματίζεται αλκίνιο[20]:

HCCF+RLiRCCH+LiF

Παραγωγή θειάλης

Με επίδραση όξινιου θειούχου νατρίου (NaSH) σε φθοραιθίνιο σχηματίζεται αιθενοθειόνη (CH2=C=S)[20]:

HCCF+NaSHNaFHCCSHCH2=C=S

  • Αρχικά παράγεται αιθινοθειόλη που ισομερειώνεται προς αιθενοθειόνη.

Παραγωγή θειαιθέρα

Με επίδραση θειολικού νατρίου (RSNa) σε φθοραιθίνιο σχηματίζεται αιθινυλοαλκυλοθειαιθέρας (RSC≡CH)[20]:

HCCF+RSNaHCCSR+NaF

Παραγωγή αιθινυλιωδιδίου

Με επίδραση ιωδιούχου νατρίου (NaI) σε φθοραιθίνιο σχηματίζεται ιωδαιθίνιο (HC≡CI)[20]:

HCCF+NaIHCCI+NaF

Παραγωγή νιτροπαραγώγων

Με επίδραση νιτρώδους αργύρου (AgNO2) σε φθοραιθίνιο σχηματίζεται νιτροαιθίνιο (ΗC≡CNO2)[21]:

HCCF+AgNO2HCCNO2+AgF

Παραγωγή αιθινυλοβενζολίου

Με αιθινυλίωση κατά Friedel-Crafts βενζολίου παράγεται αιθινυλοβενζόλιο:

PhH+HCCFAlF3PhCCH+HF

Επίδραση καρβενίων

Τα καρβένια, όπως το μεθυλένιο, δίνουν αντιδράσεις παρεμβολής στους δεσμούς C-Η ή και σχηματισμού κυκλοπροπενικού δακτυλίου με αντίδραση προσθήκης τους στον τριπλό δεσμό. Έτσι, με επίδραση μεθυλενίου σε φθοραιθίνιο σχηματίζονται (κυρίως) 1-φθοροπροπίνιο και 1-φθοροκυκλοπροπένιο[22]:

HCCF+CH3Cl+KOHKCl+H2O+12CH3CCF+12

  • Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:
1. Παρεμβολή ον έναν (1) δεσμό C-H: Προκύπτει 1-φθοροπροπίνιο, ένα φθοροαλκίνιο.
2. Προσθήκη στον έναν (1) τριπλό δεσμό: Προκύπτει 1-φθοροκυκλοπροπένιο, ένα φθοροκυκλοαλκένιο.

HCCF+CH2I2+ZnZnI2+

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

Σημειώσεις και αναφορές

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες και συμβολισμούς δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.4.3.
  3. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.
  4. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.3.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.4α.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.2.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.1.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.5.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.6.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.7α.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.8.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.9.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.11α.
  17. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.11β.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.11γ.
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 159, §6.9.11δ.
  20. 20,0 20,1 20,2 20,3 20,4 20,5 20,6 20,7 20,8 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = HC≡C, X = F.
  22. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.7., σελ. 155, §6.7.3, R = C≡CH

Πρότυπο:Οργανοαλογονίδια