3-φθοροβουταδιένιο-1,2

Από testwiki
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Πρότυπο:Πληροφορίες χημικής ένωσης

Το βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-3 ή 3-φθοροβουταδιένιο-1,2 ή 1-μεθυλο-1-φθοροαλλένιο είναι η χημική ένωση με χημικό τύπο C4H5F και σύντομο συντακτικό CH3CF=C=CH2. Ανήκει στα αλκαδιενυλοαλογονίδια, δηλαδή στα άκυκλα με δύο (2) διπλούς δεσμούς, οργανομονοαλογονίδια. Τα δυο (3) άτομα άνθρακα του αλλενικού δεσμού[1] βρίσκονται σε υβριδισμό sp2-sp-sp2. Έχει τα ακόλουθα δεκαέξι (16) ισομερή θέσης:

  1. Βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-1 ή 1-φθοροβουταδιένιο-1,2.
  2. Βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-4 ή 4-φθοροβουταδιένιο-1,2.
  3. Βουταδιεν-1,3-υλοφθορίδιο-1 ή 1-φθοροβουταδιένιο-1,3.
  4. Βουταδιεν-1,3-υλοφθορίδιο-2 ή 2-φθοροβουταδιένιο-1,3.
  5. Κυκλοβουτενυλοφθορίδιο-1 ή 1-φθοροκυκλοβουτένιο.
  6. Κυκλοβουτενυλοφθορίδιο-3 ή 3-φθοροκυκλοβουτένιο.
  7. (2-μεθυλοκυκλοπροπυλενο)φθορίδιο-1 ή 2-μεθυλο-1-φθοροκυκλοπροπένιο.
  8. (3-μεθυλοκυκλοπροπυλενο)φθορίδιο-1 ή 3-μεθυλο-1-φθοροκυκλοπροπένιο.
  9. (1-μεθυλοκυκλοπροπυλενο)φθορίδιο-3 ή 1-μεθυλο-3-φθοροκυκλοπροπένιο.
  10. (3-μεθυλοκυκλοπροπυλενο)φθορίδιο-3 ή 3-μεθυλο-3-φθοροκυκλοπροπένιο.
  11. (Κυκλοπροπεν-1-υλομεθυλο)φθορίδιο ή 1-(φθορομεθυλο)κυκλοπροπένιο.
  12. (Κυκλοπροπεν-2-υλομεθυλο)φθορίδιο ή 3-(φθορομεθυλο)κυκλοπροπένιο.
  13. 1-μεθυλενο-2-φθοροκυκλοπροπάνιο
  14. (Φθορομεθυλενο)κυκλοπροπάνιο
  15. 1-φθοροδικυκλοβουτάνιο
  16. 2-φθοροδικυκλοβουτάνιο

Μοριακή δομή

Δεσμοί
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C1-H σ 2sp2-1s 99 pm 3% C- H+
C4-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C=C σ 2sp2-2sp 127 pm
π 2py-2py
π 2pz-2pz
C4-C3 σ 2sp3-2sp2 144 pm
C-F σ 2sp2-2sp3 129 pm 43% C+ F-

Παραγωγή

Με απόσπαση υδραλογόνου

Με απόσπαση δύο μορίων υδραλογόνου (HX) από 1,3-διαλο-3-φθοροβουτάνιο παράγεται βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-3. Καλύτερα αποτελέσματα αν τα άλλα αλογονίδια (X) να μην είναι φθόριο.:[2]

CH3CFXCH2CH2X+2NaOHROHCH3CF=C=CH2+2NaX+2H2O

Με απόσπαση αλογόνου

Με απόσπαση δύο μορίων αλογόνου (X2) από 1,2,2,3-τετρααλο-1-φθοροβουτάνιο παράγεται βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-1. Καλύτερα αποτελέσματα αν τα άλλα αλογονίδια (X) να μην είναι φθόριο.:[3]

CH3CFXCX2CH2X+2ZnCH3CF=C=CH2+2ZnX2

Με υποκατάσταση σε βουταδιεν-1,2-υλοχλωρίδιο-3

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε βουταδιεν-1,2-υλοχλωρίδιο-3 (CH3CCl=C=CH2):[4]

2CH3CCl=C=CH2+Hg2F22CH3CF=C=CH2+Hg2Cl2

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

  • Επειδή έχει δύο (2) διπλούς δεσμούς, υπάρχει η δυνατότητα για δύο (2) αντιδράσεις προσθήκης. Λόγω της παρουσίας του ηλεκτραρνητικού φθορίου, η πρώτη προσθήκη γίνεται στο δεσμό #2 και η δεύτερη στο #1.
  • Δίνει επίσης αντιδράσεις υποκατάστασης με το αλογόνο του, αν και το συγκεκριμένο αλογόνο είναι το χειρότερο για τέτοιες αντιδράσεις.
  • Τέλος υπάρχει και η δυνατότητα απόσπασης υδροφθορίου και παραγωγής βουτατριενίου.

Αντιδράσεις προσθήκης

Ενυδάτωση

1. Επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση). Παράγεται αρχικά 2-φθοροβουτεν-3-όλη-2, γιατί το ηλεκτραρνητικό υδροξύλιο έλκεται από το μερικό θετικό φορτίο του άνθρακα #3. Όμως οι αλκοόλες με αλογόνο στο ίδιο άτομο άνθρακα με το υδροξύλιο είναι ασταθείς και γι' αυτό η 2-φθοροβουτεν-3-όλη-2 αφυδροφθοριώνεται σχηματίζοντας βουτενόνη. Τέλος, με προσθήκη από το υδροφθόριο που παράγεται προκύπτει 2-φθοροβουτανόνη, γιατί, στο διπλό δεσμό που απέμεινε, το #3 άτομο άνθρακα, που δεν έχει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, όπως το #4:[5]

CH3CF=C=CH2+H2Oπ.H2SO4CH3C(F)(OH)CH=CH2CH3COCH=CH2+HFCH3COCHFCH3

2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου. Παράγεται τρι(1-(1'-φθοροαιθυλο)βινυλο)βοράνιο, μετά 3-φθοροοβουτεν-1-όλη-2, γιατί το βοράνιο ενεργεί στην προσθήκη με τη μορφή BH2 δ+-Hδ- και άρα το ηλεκτραρνητικό Hδ- έλκεται από το μερικό θετικό φορτίο του άνθρακα #3. Όμως οι αλκοόλες με υδροξύλιο σε άτομο άνθρακα με διπλό δεσμό είναι ασταθείς και ισομερειώνονται σε αλδεΰδες ή κετόνες. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, η 3-φθοροοβουτεν-1-όλη-2 ισομερειώνεται προς 3-φθοροβουτανόνη:[6]

3CH3CF=C=CH2+BH3[CH2=C(CHFCH3)]3BH3BO3+3H2O23CH3CHFC(OH)=CH23CH3CHFCOCH3

3. Αντίδραση με οξικό υδράργυρο και έπειτα αναγωγή. Παράγεται τελικά 2-φθοροβουτανόνη. όμοια με την περίπτωση #1.

CH3CF=C=CH2+(CH3COO)2Hg+H2OCH3COOHEt2OCH3C(F)(OH)C(HgOOCCH3)=CH2+NaBH4+NaOHCH3COCHFCH3+Hg+CH3COONa+Na[BH3OH]

4. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Prins με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε βουτταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-3 απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 4-φθοροπενταδιεν-2,3-όλη-1:

CH3CF=C=CH2+HCHOH2SO4CH3CF=C=CHCH2OH

Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-3 παράγεται αρχικά 3-αλο-2-φθοροβουτεν-3-όλη-2, γιατί τα υποαλογονώδη οξέα δρουν στις προσθήκες με τη μορφή Xδ+OHδ- [εφόσον το αλογόνο (X) δεν είναι φθόριο] και το ηλεκτραρνητικότερο υδροξύλιο έλεκται από το μερικώς θετικά φορτισμένο άτομο άνθρακα #3. Όμως οι αλκοόλες με αλογόνο στο ίδιο άτομο άνθρακα με το υδροξύλιο είναι ασταθείς και γι' αυτό η 3-αλο-2-φθοροβουτεν-3-όλη-2 αφυδροφθοριώνεται σχηματίζοντας 3-αλοβουτεν-3-όνη. Τέλος, με προσθήκη από το υδροφθόριο που παράγεται προκύπτει 3-αλο-3-φθοροβουτανόνη, γιατί, στο διπλό δεσμό που απέμεινε, το άτομο άνθρακα #3 έχει μερικό θετικό φορτίο, από την παρουσία του αλογόνου (X) και άρα έλκει το ηλεκτραρνητικό φθόριο:[7]

CH3CF=C=CH2+HOXCH3CF(OH)CX=CH2CH3COCX=CH2+HFCH3COCFXCH3

  • Το HOX παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:

2H2O+X22HOX

CH3CF=C=CH2+HOFCH3CF2C(OH)=CH2CH3CF2COCH3

Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιου-3 σχηματίζεται αρχικά βουεν-1-υλοφθορίδιο-3 και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου) βουτυλοφθορίδιο-2:[8]

CH3CF=C=CH2+H2Niη´Pdη´PtCH3CHFCH=CH2+H2Niη´Pdη´PtCH3CH2CHFCH3

Αλογόνωση

Με προσθήκη αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-3 έχουμε προσθήκη στους διπλούς δεσμούς. Παράγεται αρχικά 2,3-διαλο-3-φθοροβουτένιο-1 και στη συνέχεια, με περίσσεια αλογόνου, 1,2,2,3-τετρααλο-3-φθοροβουτάνιο. Π.χ.:[9]

CH3CF=C=CH2+X2CCl4CH3CFXCX=CH2+X2CCl4CH3CFXCX2CH2X

Υδραλογόνωση

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-3 παράγεται αρχικά 3-αλο-3-φθοροβουτένιο-1, γιατί το ηλεκτραρνητικό αλογόνο έλκεται από το μερικό θετικό ηλεκτρικό φορτίο του ατόμου άνθρακα #3, και στη συνέχεια, με περίσσεια υδραλογόνου, 2,3-διαλο-2-φθοροβουτάνιο, γιατί τo άτομο #1 του διπλού δεσμού που απέμεινε έχει μερικό αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο και απωθεί το ηλεκτραρνητικό φθόριο:[10]

CH3CF=C=CH2+HXCH3CFXCH=CH2+HXCH3CFXCXCH3

Υδροκυάνωση

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-3 παράγεται αρχικά 2-μεθυλο-2-φθοροβουτεν-3-νιτρίλιο, γιατί το υδροκυάνιο μετέχει σε αντιδράσεις προσθήκης με τη μορφή Hδ+CNδ- και άρα η κυανοομάδα έλεκται από το μερικό θετικό ηλεκτρικό φορίο του ατόμου άνθρακα #3. Στη συνέχεια, με περίσσεια υδροκυανίου παράγεται 2,3-διμεθυλο-2-φθοροβουτανοδινιτρίλιο, γιατί τo άτομο #4 του διπλού δεσμού που απέμεινε έχει μερικό αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο και απωθεί την ηλεκτραρνητικότερη κυανομάδα (CN).

CH3CF=C=CH2+HCNCH2=CHCF(CH3)CN+HCNNCCH(CH3)CF(CH3)CN

Καταλυτική φορμυλίωση

Με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-3 παράγεται κανονικά αρχικά 2-μεθυλο-2-φθοροβουτεν-3-άλη, γιστί η μεθανάλη (HCHO), που παράγεται από το μονοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο, μετέχει στις αντιδράσεις προσθήκης με τη μορφή Hδ+CHOδ-, οπότε η ομάδα CHO έλκεται το άτομο άνθρακα #3, που έχει μερικό θετικό φορτίο από τη σύνδεσή του με το πολύ ηλεκτραρνητερο φθόριο. Στη συνέχεια, με περίσσεια υδραερίου (CO + H2) παράγεται 2,3-διμεθυλο-2-φθοροβουτανοδιάλη, γιατί τo άτομο #4 του διπλού δεσμού που απέμεινε έχει μερικό αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο και απωθεί την ηλεκτραρνητικότερη φορμυλομάδα (CHO).

CH3CF=C=CH2+CO+H210100atm,40oC100oCCoη´RhCH2=CHCF(CH3)CHO+CO+H2HCOCH(CH3)CF(CH3)CHO

  • Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.

Διυδροξυλίωση

Η διυδροξυλίωση βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιου-3, αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2:[11]

1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου. Παράγει βουτανοδιόνη:

5CH3CF=C=CH2+4KMnO4+2H2SO45CH3COCOCH3+4MnO+2K2SO4+2H2O+5HF

2. Επίδραση καρβονικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου. Παράγει βουτανοδιόνη:

CH3CF=C=CH2+H2O2RCOOHCH3C(F)(OH)C(OH)=CH2CH3COCOCH3+HF

3. Μέθοδος Sharpless. Παράγει βουτανοδιόνη:

CH3CF=C=CH2+OsO4+2H2O+2KOHCH3COCOCH3+HF+K2[OsO2(OH)4]

4. Μέθοδος Woodward. Παράγει βουτανοδιόνη:

CH3CF=C=CH2+2RCOOAg+I2CH3COCOCH3+HF+2AgI+2RCOOH

5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,3-διυδροξυλίωση με επίδραση αλδευδών ή κετονών σε αιθένιο, παρουσία νερού. Αντίδραση Prins. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 3-μεθυλο-4-υδροξυ-3-φθοροβουτανόνη:

CH3CF=C=CH2+HCHO+H2OH2SO4HOCH2C(F)(CH3)C(OH)=CH2HOCH2C(F)(CH3)COCH3

Οζονόλυση

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε βουταδιεν-1,2-υλοφθορίδιο-3 , παράγεται ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε μεθανάλη, αιθανοϋλόφθορίδιο και διοξείδιο του άνθρακα:[12]

CH3CF=C=CH2+43O3ZnH2OHCHO+CO2+CH3COF

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγεται τελικά διοξείδιο του άνθρακα και αιθανοϋλοφθορίδιο:[13]

CH3CF=C=CH2+4KMnO4+2H2SO42CO2+CH3COF+4MnO2+2K2SO4+2H2O

CH3CF=C=CH2+2KMnO4+H2SO4HCOOH+CH3COF+CO2+2MnO2+K2SO4+H2O

Αντιδράσεις υποκατάστασης

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Υδρόλυση με αραιό διάλυμα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) αρχικά προς βουταδιεν-2,3-όλη-2 και τελικά προς βουτενόνη:[14]

CH3CF=C=CH2+AgOHAgFCH3C(OH)=C=CH2CH2=CHCOCH3

Παραγωγή αιθέρα

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς αλκυλο(1-μεθυλοπροπαδιενυλο)αιθέρα:[14]

CH3CF=C=CH2+RONaCH2=C=C(CH3)OR+NaF

Παραγωγή αλκαδιενίνιου

Με αλκινικά άλατα (RC?CNa) προς αλκαδιενίνιο. Π.χ.:[14]

CH3CF=C=CH2+RCCNaRCCC(CH3)=C=CH2+NaF

Παραγωγή εστέρα

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) προς καρβονικό (1'-μεθυλοπροπαδιενυλο)εστέρα:[14]

CH3CF=C=CH2+RCOONaRCOOC(CH3)=C=CH2+NaF

Παραγωγή νιτριλίου

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς μεθυλοβουταδιενονιτρίλιο:[14]

CH3CF=C=CH2+NaCNCH2=C=C(CH3)CN+NaF

Παραγωγή αλκαδιένιου

Με αλκυλολίθιο (RLi) προς αλκάνιο:[14]

CH3CF=C=CH2+RLiRC(CH3)=C=CH2+LiF

Παραγωγή θειόνης

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) αρχικά προς βουταδιεν-2,3-θειόλη-2 και τελικά προς βουτενοθειόνη:[14]

CH3CF=C=CH2+NaSHNaFCH3C(SH)=C=CH2CH2=CHCSCH3

Παραγωγή θειαιθέρα

Με θειολικό νάτριο (RSNa) προς αλκυλο(1-μεθυλοπροπαδιενυλο)θειαιθέρα:[14]

CH3CF=C=CH2+RSNaCH2=C=C(CH3)SR+NaF

Παραγωγή νιτροπαραγώγων

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) προς 3-νιτροβουταδιένιο-1,2:[15]

CH3CF=C=CH2+AgNO2CH3C(NO2)=C=CH2+AgF

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται (1-μεθυλοπροπαδιενυλο)λίθιο:

CH3CF=C=CH2+2Li|Et2O|CH3CLi=C=CH2+LiI

2. Με μαγνήσιο (Mg) (αντιδραστήριο Grignard):[16]

CH3CF=C=CH2+Mg|Et2O|CH3C(MgI)=C=CH2

Παραγωγή φαινυλοπροπαδιενίου

Με (1-μεθυλοπροπαδιενυλ)ίωση κατά Friedel-Crafts βενζολίου παράγεται 3-φαινυλοβουταδιένιο-1,2:

PhH+CH3CF=C=CH2AlF3PhC(CH3)=C=CH2+HF

Αντιδράσεις απόσπασης

Υπάρχει και η δυνατότητα απόσπασης υδροφθορίου για την παραγωγή βουτατριένιου(CH2=C=C=CH2):[14]

CH3CF=C=CH2+NaOHROHCH2=C=C=CH2+NaF+H2O

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

Αναφορές και παρατηρήσεις

  1. Δύο συνεχόμενοι διπλοί δεσμοί
  2. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.
  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. 156, §6.8.3. και §6.8.1.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4. και §6.8.1.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.2.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.10.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.8.
  14. 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 14,8 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = CH2=C=CH, X = I.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5, R = CH2=C=C(CH3), X = F.

Πρότυπο:Αλκαδιενυλοαλογονίδια