N,N-διφθορομεθαναμίνη

Η N,N-διφθορομεθαναμίνη είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, άζωτο, υδρογόνο και φθόριο, με μοριακό τύπο CH₃NF₂, αν και συνήθως παριστάνεται με τον ημισυντακτικό τύπο CH₃NF₂. Eίναι η απλούστερη οργανική διφθοραμίνη, αφού θεωρητικά παράγεται από τη μητρική ένωση (NHF₂), αν αντικατασταθεί ένα άτομο υδρογόνου της τελευταίας από μεθύλιο (CH₃). Σε χημικά καθαρή μορφή είναι ασταθής, αλλά είναι πιο σταθερή σε διαλύματα.

Ονοματολογία

Η ονομασία «N,N-διφθορομεθαναμίνη» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «μεθ-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-αμίνη» φανερώνει ότι περιέχει μια αμινομάδα ως κύρια χαρακτηριστική ομάδα. Το αρχικό πρόθεμα «N,N-διφθορο-» δηλώνει την ύπαρξη δύο ατόμων φθορίου, ανά μόριο της ένωσης, ενωμένων στο άτομο του αζώτου.

Ισομέρεια

Έχει δύο (1) μόνο ισομερή θέσης:

1. N,1-διφθορομεθαναμίνη (FCH₂NHF).
2. 1,1-διφθορομεθαναμίνη (F₂CHNH₂).

Μοριακή δομή

Η μοριακή δομή της N,N-διφθορομεθαναμίνης αντιστοιχεί γεωμετρικά στη δύο (2) γεωμετρικά στερεά, συνδεμένων με κοινή κορυφή το άτομο του αζώτου. Πιο συγκεκριμένα:

1. Ενός τετραέδρου, με το άτομο του άνθρακα στο κέντρο και με τρία (3) άτομα υδρογόνο και το άτομο του αζώτου στις κορυφές.
2. Μιας τριγωνικής πυραμίδας, με το άτομο του αζώτου στην κορυφή και τα άτομα φθορίου στη βάση της. Επειδή το φθόριο είναι ηλεκτραρνητικότερο του αζώτου και το τελευταίο ηλεκτραρνητικότερο του άνθρακα και του υδρογόνου (με αυτήν τη σειρά) ο βαθμός οξείδωσης του αζώτου στη N,N-διφθορομεθαναμίνη είναι +1, ενώ του άνθρακα -2.

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C-H	σ	2sp³-1s	109 pm	3% C- H+
C-N	σ	2sp³-2sp³	152 pm	6% C+ Ν-
N-F	σ	2sp³-2sp³	131,7 pm	20% N+ F-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
F	-0,20
C	-0,03
N	+0,34
H	+0,03

Παραγωγή

Με διφθοραμίνη και αλομεθάνιο

Με επίδραση φθοραμίνης (NHF₂) σε (μον)αλομεθάνιο (μέθοδος Hofmann):

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{X}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{H}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{X}$

Με αποικοδόμηση ακετυλοδιφθοραμίδιου

Με αποικοδόμηση ακετυλοδιφθοραμίδιου παράγεται N,N-διφθορομεθαναμίνη:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{O}\mathrm{K}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{K}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε N,N-διχλωρομεθαναμίνη (CH₃NCl₂) μπορεί να υποκατασταθεί το χλώριο από φθόριο, γιατί ο σχηματισμός δυσδυάλυτου χλωριούχου υφυδραργύρου μετακινεί τη χημική ισορροπία της αντίδρασης προς τα δεξιά:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{H}{\mathrm{g}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{H}{\mathrm{g}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\downarrow }$

• Ενδιάμεσα σχηματίζεται N-φθορο-N-χλωρομεθαναμίνη (CH₃NClF).

Χημική συμπεριφορά

Αυτοδιάσπαση και σταθεροποίηση

Έχει την τάση να μετατραπεί αρχικά σε Ν-φθορομεθανιμίνη και τελικά σε υδροκυάνιο, αποβάλλοντας υδροφθόριο.

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\stackrel{-HF}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{N}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{F}$

Σταθεροποιείται (σχετικά) σε μορφή αλάτων της. Για παράδειγμα, με υδροχλώριο δίνει το υδροχλωρικό της άλας:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{}{\to }\mathrm{[}\mathrm{[}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}\mathrm{H}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{]}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Υποκατάσταση φθορίου από χλώριο

Με τη χρήση χλωριούχου ασβεστίου (CaCl₂) είναι δυνατή η υποκατάσταση του φθορίου από χλώριο, επειδή το φθοριούχο ασβεστιο (CaF₂) είναι δυσδιάλυτο και έτσι απομακρύνεται από τη χημική ισορροπία:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{a}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\downarrow }$

• Ενδιάμεσα σχηματίζεται N-φθορο-N-χλωρομεθαναμίνη (CH₃NClF).

Υποκατάσταση φθορίου από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται αρχικά N-μεθυλο-N-φθορανιλίνη και με περίσσεια βενζολίου διφαινυλομεθυλαμίνη:

$\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\underset{Al{F}_3}{\overset{-HF}{\to }}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{N}\mathrm{F}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\underset{Al{F}_3}{\overset{+PhH}{\to }}\mathrm{P}{\mathrm{h}}_{\mathrm{2}}\mathrm{N}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{F}$

Πηγές

• Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
• Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
• SCHAUM'S OUTLINE SERIES, Οργανική Χημεία, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
• Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982