Βρωμοδιφθορομεθάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Βρωμοδιφθορομεθάνιο
Bromodifluoromethane.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Βρωμοδιφθορομεθάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος CHF2Br
Μοριακή μάζα 130.92 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CHF2Br
Συντομογραφίες HBFC-22B1
FC-22B1
R-22B1
FM-100
Halon 1201
Αριθμός CAS 1511-62-2
SMILES BrC(F)F
InChI 1S/CHBrF2/c2-1(3)4/h1H
Αριθμός EINECS 216-149-1
PubChem CID 62407
ChemSpider ID 56193
Δομή
Μοριακή γεωμετρία τετραεδρική
Ισομέρεια
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -145 °C
Σημείο βρασμού -14,6 °C
Κρίσιμη θερμοκρασία 138,83 °C
Κρίσιμη πίεση 5,2 MPa
Πυκνότητα 1.550 kg/m3 (16 °C)
Διαλυτότητα
στο νερό
Αδιάλυτο
Διαλυτότητα
σε άλλους διαλύτες
Διαλυτό σε αιθανόλη και
διαιθυλαιθέρα
Τάση ατμών )
Εμφάνιση Άχρωμο αέριο
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το βρωμοδιφθορομεθάνιο ή Halon 1201 or FC-22B1 είναι ένα αέριο τριαλομεθάνιο, καθώς και ένας υδροβρωμοφθοράνθρκας.

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ονομασία «βρωμοδιφθορομεθάνιο» 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 «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες που έχουν χαρακτηριστικές καταλήξεις. Το αρχικό πρόθεμα «βρωμο» δηλώνει την παρουσία ενός ατόμου βρωμίου ανά μόριο της ένωσης κ το ακολουθούμενο «διφθορο-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) ατόμων φθορίου ανά μόριο της ένωσης. Το «διφθορο-» μπαίνει δεύτερο, γιατί τα προθέματα υποκαταστατών ή διακλαδώσεων μπαίνουν κατά αλφαβητική σειρά και β < δ.

Μοριακή δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μοριακή δομή του είναι τετραεδρική, με το άτομο του άνθρακα στο κέντρο κσι τα υπόλοιπα στις κορυφές.

Δεσμοί[1]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C-F σ 2sp3-2sp3 139 pm 43% C+ F-
C-Br σ 2sp3-4sp3 191 pm 2% C+ Br-
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
F -0,43
Br -0,02
H +0,03
C +0,88

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υποκατάσταση βρωμίου από φθόριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση τριφθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε τριβρωμομεθάνιο[2]:

\mathrm{CHBr_3 + Hg_2F_2 \xrightarrow{} CHF_2Br + Hg_2Br_2 \downarrow}

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη δυο διαφορετικών αλογόνων στο μόριό του. Το βρώμιο υποκαθίσταται ή αποσπάται πολύ πιο εύκολα, με αποτέλεσμα να δίνει εύκολα διφθοροπαράγωγα.

Αντιδράσεις υποκατάστασης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υποκατάσταση από υδροξύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υδρολύεται με υδροξείδιο του νατρίου προς διφθορομεθανόλη που μετατρέπεται τελικά σε μονοξείδιο του άνθρακα και υδροφθόριο[3]:

\mathrm{CHF_2Br + NaOH \xrightarrow{-NaBr} F_2CHOH \xrightarrow{-HF} HCOF \xrightarrow{} CO + HF }

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με RONa αρχικά προς αλκοξυδιφθορομεθάνιο και στη συνέχεια, με περίσσεια RONa, προς διαλκοξυφθορομεθάνιο και τελικά τριαλκοξυμεθάνιο[3]:

\mathrm{CHF_2Br + RONa \xrightarrow{-NaBr} F_2CHOR \xrightarrow[-NaF]{+RONa} ROCHFOR \xrightarrow{+RONa} (RO)_3CH + NaF}

Υποκατάσταση από αλκινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με RC≡CNa αρχικά προς 1,1-διφθοροαλκίνιο-2, στη συνέχεια, με περίσσεια RC≡CNa, προς 1,5-διαλκυλο-3-φθοροπενταδιίνιο και τελικά προς 3-αλκινυλο-1,5-διαλκυλοπενταδιίνιο[3]:

\mathrm{CHF_2Br + RC \equiv CNa \xrightarrow{-NaBr} RC \equiv CCHF_2 \xrightarrow[-NaF]{+ RC \equiv CNa} RC \equiv CCHFC \equiv CR \xrightarrow{+ RC \equiv CNa} (RC \equiv C)_3CH + NaF}

Υποκατάσταση από ακύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με RCOONa αρχικά προς αλκανικό διφθορομεθυλεστέρα, στη συνέχεια, με περίσσεια RCOONa, προς διαλκανικό φθορομεθυλοδιεστέρα και τελικά προς τριαλκανικό μεθυλοτριεστέρα[3]:

\mathrm{CHF_2Br + RCOONa \xrightarrow{-NaBr} RCOOCHF_2 \xrightarrow[-NaF]{+ RCOONa} RCOOCHFOOCR \xrightarrow{+ RCOONa} (RCOO)_3CH + NaF }

Υποκατάσταση από κυάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με NaCN αρχικά προς διφθοραιθανονιτρίλιο, στη συνέχεια, με περίσσεια NaCN, προς φθοροπροπανοδινιτρίλιο και τελικά κυανοπροπανοδινιτρίλιο[3]:

\mathrm{CHF_2Br + NaCN \xrightarrow{-NaBr} F_2CHCN \xrightarrow[-NaF]{+ NaCN} NCCHFCN \xrightarrow{+ NaCN} CH(CN)_3 + NaF}

Υποκατάσταση από αλκύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με RNa αρχικά προς (διφθορομεθυλ)αλκάνιο, στη συνέχεια, με περίσσεια RNa, προς διαλκυλοφθορομεθάνιο και τελικά προς τριαλκυλομεθάνιο[3]:

\mathrm{CHF_2Br + RNa \xrightarrow{-NaBr} RCHF_2 \xrightarrow[-NaF]{+ RNa} RCHFR \xrightarrow{+ RNa} R_3CH}

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αρχικά RSNa προς (αλκυλοθειο)διφθορομεθάνιο, στη συνέχεια, με περίσσεια RSNa, προς δι(αλκυλοθειο)φθορομεθάνιο και τελικά προς τρι(αλκυλοθειο)μεθάνιο[3]:

\mathrm{CHF_2Br + RSNa \xrightarrow{-NaBr} RSCHF_2 \xrightarrow[-NaF]{+ RSNa} RSCH_2SR \xrightarrow{+ RSNa} (RS)_3CHJ + NaF }

Υποκατάσταση από ιώδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αρχικά KI προς διφθοριωδομεθάνιο, στη συνέχεια, με περίσσεια KI, προς διιωδοφθορομεθάνιο και τελικά προς τριιωδομεθάνιο[3]:

\mathrm{CHF_2Br + KI \xrightarrow{-KBr} CHF_2I \xrightarrow[-KF]{+KI} CHFI_2 \xrightarrow{+KI} CHI_3 + KF }

Υποκατάσταση από αμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αμμωνία (NH3) αρχικά προς διφθορομεθαναμίνη, στη συνέχεια, με περίσσεια αμμωνίας, προς φθορομεθανοδιαμίνη και τελικά μεθανοτριαμίνη[3]:

\mathrm{CHF_2Br + NH_3 \xrightarrow{-HBr} F_2CHNH_2 \xrightarrow[-HF]{+ NH_3} FCH(NH_2)_2 \xrightarrow{+ NH_3} CH(NH_2)_3 + HF}

Υποκατάσταση από φωσφύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με φωσφίνη (PH3) αρχικά προς διφθορομεθανοφωσφαμίνη, στη συνέχεια, με περίσσεια φωσφίνης, προς φθορομεθανοδιφωσφαμίνη και τελικά προς μεθανοτριφωσφαμίνη[4]:

\mathrm{CHF_2Br + PH_3 \xrightarrow{-HBr} F_2CHPH_2 \xrightarrow[-HF]{+ PH_3} FCH(PH_2)_2 \xrightarrow{+ PH_3} CH(PH_2)_3 + HF }

Υποκατάσταση από νιτροομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με NaNO2 αρχικά προς διφθορονιτρομεθάνιο, στη συνέχεια, με περίσσεια νιτρώδους νατρίου, προς δινιτροφθορομεθάνιο, και τελικά προς τρινιτρομεθάνιο[5]:

\mathrm{CHF_2Br + NaNO_2 \xrightarrow{-NaBr} F_2CHNO_2 \xrightarrow[-NaF]{NaNO_2} CH_2(NO_2)_2 \xrightarrow{NaNO_2} CH(NO_2)_3 + NaF }

Υποκατάσταση από φαινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται αρχικά (διφθορομεθυλο)βενζόλιο, στη συνέχεια, με περίσσεια βενζολίου, προς διφαινυλοφθορομεθάνιο και τελικά προς τριφαινυλομεθάνιο:

\mathrm{PhH + CHF_2Br \xrightarrow[-HBr]{AlBr_3} PhCHF_2 \xrightarrow[+PhH-HF]{AlF_3} PhCHFPh \xrightarrow[+PhH]{AlF_3} Ph_3CH}

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με LiAlH4, παράγεται μεθάνιο[6]:


\mathrm{4CHF_2Br + 3LiAlH_4 \xrightarrow{} 4CH_4 + 2LiF + LiBr + 2AlF_3 + AlBr_3}

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ, παράγεται αρχικά διφθορομεθάνιο, στη συνέχεια φθορομεθάνιο και τελικά μεθάνιο[7]:


\mathrm{CHF_2Br + Zn + HCl \xrightarrow{-ZnClBr} CH_2F_2  \xrightarrow[-ZnClF]{+ Zn + HBr}  CH_3F  \xrightarrow{+ Zn + HBr} CH_4 + ZnClF}

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται μεθάνιο[8]:


\mathrm{CHF_2Br + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} 2CH_4 + SiHF_2Br}

Αντιδράσεις προσθήκης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 1,1-διφθορο-3-βρωμοπροπάνιο:


\mathrm{CHF_2Br + CH_2=CH_2 \xrightarrow{} BrCH_2CH_2CHF_2}

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 3,3-διφθορο-1-βρωμοπροπένιο


\mathrm{CHF_2Br + HC \equiv CH \xrightarrow{} BrCH=CHCHF_2}

3. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 1,1-διφθορο-4-βρωμοβουτάνιο:

κυκλοπροπάνιο  \mathrm{+ CHF_2Br \xrightarrow{} BrCH_2CH_2CH_2CHF_2}

4. Σε αλκαδιένια. Π.χ. με βουταδιένιο-1,3 παράγει 5,5-διφθορο-1-βρωμοπεντένιο-2.


\mathrm{CHF_2Br + CH_2=CHCH=CH_2 \xrightarrow{} BrCH_2CH=CHCH_2CHF_2}

5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει διφθορο(2-βρωμαιθοξυ)μεθάνιο[9]:

Ethylene oxide.svg  \mathrm{+ CHF_2Br \xrightarrow{} BrCH_2CH_2OCHF_2}

Παραγωγή καρβενίων και παραγώγων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παραγωγή και παρεμβολή διφθορομεθυλενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υδροξείδιου του καλίου αποσπάται υδροχλώριο παράγοντας διφθορομεθυλένιο[10]:

\mathrm{CHF_2Br + KOH \xrightarrow{} [:CF_2] + KBr + H_2O}

  • Το ασταθές φθορομεθυλένιο στη συνέχεια συμπεριφέρεται σα δίριζα και παρεμβάλλεται σε δεσμούς C-H ή προσθέτεται σε πολλαπλούς δεσμούς, σχηματίζοντας τριμελή δακτύλιο. Παραδείγματα:

1. Παρεμβολή στον εαυτό του. Παράγεται 1,1,2,2-τετρααφθοροβρωμαιθάνιο:

\mathrm{2CHF_2Br + KOH \xrightarrow{} F_2CHCF_2Br + KBr + H_2O}

2. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθένιο. Παράγεται μίγμα από 3,3-διφθοροπροπένιο και διφθοροκυκλοπροπάνιο:

\mathrm{CH_2=CH_2 + CHF_2Br + KOH \xrightarrow{} \frac{4}{5} F_2CHCH=CH_2 + KBr + H_2O + \frac{1}{5} (CH_2CF_2CH_2)}

3. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθίνιο. Παράγεται μίγμα από 3,3-διφθοροπροπίνιο και 3,3-διφθοροκυκλοπροπένιο:

\mathrm{HC \equiv CH + CHF_2Br + KOH \xrightarrow{} \frac{2}{3} F_2CHC \equiv CH + KBr + H_2O + \frac{1}{3} (F_2CCH=CH)}

4. Παρεμβολή και προσθήκη στο βενζόλιο. Παράγεται μίγμα από (διφθορομεθυλο)βενζόλιο και 7,7-διφθοροκυκλοεπτατριένιο:


\mathrm{PhH + CHF_2Br + KOH \xrightarrow{} \frac{1}{2} PhCHF_2 + KBr + H_2O + \frac{1}{2} (F_2CCH=CHCH=CH=CH) }

5. Παρεμβολή και προσθήκη στη μεθανάλη. Παράγεται μίγμα από διφθοραιθανάλη και 2,2-διφθορεποξυαιθάνιο (2,2-διφθοροξιράνιο):


\mathrm{HCHO + CHF_2Br + KOH \xrightarrow{} KBr + H_2O + \frac{2}{3} F_2CHCHO + \frac{1}{3} (F_2CCH_2O)}

Παραγωγή και παρεμβολή φθορομεθυλενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Είναι δυνατή η απόσπαση FBr με χρήση ιδιαίτερα ηλεκτροθετικών μετάλλων όπως κάλιο, νάτριο, μαγνήσιο ή και ψευδάργυρος, παράγοντας φθορομεθυλένιο. Τα δισθενή μέταλλα ευνοούν ιδιαίτερα τις κυκλικές προσθήκες. Έτσι έχουμε τα ακόλουθα παραδείγματα:

1. Παρεμβολή στον εαυτό του. Παράγεται 1,1,2-τριφθορο-1-βρωμαιθάνιο:

\mathrm{2CHF_2Br + Zn \xrightarrow{} FCH_2CF_2Br + ZnFBr}

2. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθένιο. Παράγεται σε μεγάλο ποσοστό φθοροκυκλοπροπάνιο:

\mathrm{CH_2=CH_2 + CHF_2Br + Zn \xrightarrow{} ZnFBr + } Fluorocyclopropane.png

3. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθίνιο. Παράγεται σε μεγάλο ποσοστό 3-φθοροκυκλοπροπένιο:

\mathrm{HC \equiv CH + CHF_2Br + Zn \xrightarrow{} ZnFBr + (FCHCH=CH) }

4. Παρεμβολή και προσθήκη στο βενζόλιο. Παράγεται σε μεγάλο ποσοστό 7-φθοροκυκλoεπτατριένιο:


\mathrm{PhH + CHF_2Br + Zn \xrightarrow{} ZnFBr + (FCHCH=CHCH=CHCH=CH)}

5. Παρεμβολή και προσθήκη στη μεθανάλη. Παράγεται σε μεγάλο ποσοστό εποξυφθοραιθάνιο:


\mathrm{HCHO + CHF_2Br + Zn \xrightarrow{} ZnFBr +} Fluoroxirane.svg

Επιπτώσεις στο περιβάλλον[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το βρωμοδιφθορομεθάνιο έχει δυναμικό καταστροφής όζοντος 0,74.

Σημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  2. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.
  4. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.3.Α1.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3α.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β.
  8. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  9. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = F.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • 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
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Bromodifluoromethane της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).