Φθοραιθανικό οξύ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Φθοραιθανικό οξύ
Fluoroacetic Acid V.1.svg
Dichapetalum cymosum
Γενικά
Όνομα IUPAC Φθοραιθανικό οξύ
Άλλες ονομασίες Φθοροξικό οξύ
Κυμονικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C2H3FO2
Μοριακή μάζα 78,04 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
FCH2COOH
Συντομογραφίες FAA
Αριθμός CAS 144-49-0
SMILES FCC(O)=O
InChI 1S/C2H3FO2/c3-1-2(4)5/h1H2,(H,4,5)
ChemSpider ID 10205670
Δομή
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 35,2°C
Σημείο βρασμού 165°C
Πυκνότητα 1.369 kg/m³
Διαλυτότητα
στο νερό
Αναμείξιμο
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Ιδιότητες εκρηκτικού
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το φθορ(ο)αιθανικό οξύ ή φθορο(ο)ξικό οξύ[1] (αγγλικά fluoroethanoic acid ή fluoroacetic acid) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και φθόριο, με μοριακό τύπο C2H3FO2, αν και συνηθέστερα παριστάνεται με τον ημισυντακτικό τύπο FCH2COOH. Το άλας του με νάτριο χρησιμοποιήθηκε ως ζιζανιοκτόνο. Αναστέλλει τη λειτουργία του ενζύμου ακονιτάση, που είναι ένα από τα ένζυμα που καταλύουν στάδια του κύκλου του κιτρικού οξέος[2].

Φυσική παρουσία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

To φθοραιθανικό οξύ βρέθηκε στη φύση σε πάνω από 40 είδη φυτών στην Αυστραλία, στη Βραζιλία και στην Αφρική. Για πρώτη φορά ταυτοποιήθηκε στα δηλητηριώδη φύλλα του Dichapetalum cymosum από το Μαράις (Marais) το 1944[3][4]. Όμως από το 1904, οι άποικοι της Σιέρα Λεόνε χρησιμοποιούσαν εκχυλίσματα του Chailletia toxicaria, που επίσης περιέχει φθοραιθανικό οξύ ή άλατά του, για να δηλητηριάζουν αρουραίους[5][6][6][7]. Αρκετά ενδημικά Αυστραλιανά γένη φυτών περιέχουν το φθοραιθανικό οξύ ως τοξίνη. Σε αυτά περιλαμβάνονται τα ακόλουθα Gastrolobium, Gompholobium, Oxylobium, Nemcia, καθώς επίσης και η ακακία.

Παρουσία φθοραιθανικού οξέος στα είδη του γένους Gastrolobium[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα Gastrolobium είναι ένα γένος ανθοφόρων φυτών της οικογένειας Fabaceae. Υπάρχουν πάνω από 100 είδη σε αυτό το γένος, αλλά μόνο δύο (2) είναι ενδημικά είδη στη νοτιοδυτική περιοχή της Δυτικής Αυστραλίας, όπου είναι γνωστά ως «δηλητηριώδη μπιζέλια» (poison peas). Τα Gastrolobium που φύονται στη Νοτιοδυτική Αυστραλία είναι μοναδικά στην ικανότητα να συγκεντρώνουν φθοραιθανικό οξύ από εδάφη φτωχά σε φθόριο[8]. Τα οπόσουμ με βουρτσώδη ουρά, οι αραιουραίοι θάμνων και τα δυτικά γκρι καγκουρώ, που είναι ενδημικά στην περιοχή αυτή, είναι ικανά να τρώνε με ασφάλεια φυτά που περιέχουν φθοραιθανικό οξύ, αλλά τα εισαγώμενα κτηνοτροφικά κατοικίδια, η κόκκινη αλεπού και όσα είδη έχουν προέλθει από άλλες περιοχές της Αυστραλίας είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στο δηλητήριο[9]. Το γεγονός ότι πολλά είδη Gastrolobium έχουν υψηλή δευτεροβάθμια τοξικότητα για μη ενδημικά σαρκοφάγα θεωρείται ότι περιόρησε την ικανότητα των αιλουροειδών να εγκαταστήσουν πληθυσμούς στις περιοχές όπου τα φυτά αυτά σχηματίζουν ένα μεγάλο μέρος της χαμηλής βλάστησης[10].

Η παρουσία ειδών Gastrolobium στα χωράφια των αγροτών της Δυτικής Αυστραλίας συχνά τους υποχρέωσε να «αποξύσουν» (scalp) τη γη τους, απομακρύνοντας το επιφανειακό χώμα και όσα δηλητηριώδη μπιζέλια μπορεί να περιέχει. Ομοίως, οι αγελαδοτρόφοι της Βορειοδυτικής Κουΐνσλαντ ακολουθούν τις πυρκαγιές θάμνων πριν τα δηλητηριώδη Gastrolobium grandiflorum ξαναβγούν από τις στάχτες[11].

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κατά τη συστηματική ονοματολογία κατά IUPAC, η ένωση θεωρείται υποκατεστημένο αιθανικό οξύ, δηλαδή αιθανικό οξύ, ένα (1) άτομο υδρογόνου του μεθυλίου του οποίου, έχει αντικατασταθεί από ένα άτομο φθορίου. Πιο αναλυτικά, το πρόθεμα «αιθ-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ικό οξύ» φανερώνει ότι η ένωση είναι ένα καρβοξυλικό οξύ, δηλαδή ότι κύρια χαρακτηριστική ομάδα της ένωσης είναι ένα καρβοξύλιο (-COOH). Το αρχικό πρόθεμα «φθορ(ο)-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου φθορίου ανά μόριο της ένωσης. Η χρήση του αριθμού θέσης (2-) θα αποτελούσε πλεονασμό, γιατί αυτή (#2) είναι η μοναδική θέση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί, εφόσον το #1 άτομο άνθρακα της ένωσης είναι το καρβοξύλιο και αν συνδεθεί το άτομο του φθορίου με το καρβονύλιο αυτού, σχηματίζεται το αιθανοϋλοφθορίδιο (CH3COF), που δεν είναι καρβοξυλικό οξύ ώστε να μπορεί ονομαστεί 1-φθοραιθανικό οξύ.

Μοριακή δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μοριακή δομή του μπορεί να βρεθεί από την αντίστοιχη του αιθανικού οξέος με αντικατάσταση ενός ατόμου υδρογόνου του μεθυλίου του από άτομο φθορίου. Η ενέργεια δεσμού C-F ανέρχεται σε 552 kJ/mol. Η ειδική θερμοχωρητικότητά του είναι Cp = 38,171 J/(mole·K) στους 25 °C. Ο δεσμός αυτός είναι πολύ σταθερός και έχει μεγάλη πολικότητα, αγγίζοντας τα όρια ετεροπολικού δεσμού.

Δεσμοί[12][13]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-F σ 2sp³-2sp³ 135 pm 43% C+ F-
C#2-H σ 2sp³-1s 109 pm 3% C- H+
C#2-C1 σ 2sp³-2sp² 151 pm
C=O σ

π

2sp²-2sp²

2p-2p

132 pm 19% C+ O-
C-O σ 2sp²-2sp³ 147 pm 19% C+ O-
O-H σ 2sp³-1s 96 pm 32% O- H+
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[14]
O (OH) -0,51
F -0,43
O (=O) -0,38
H (HC) +0,03
H (OH) +0,32
C#2 +0,37
C#1 +0,57

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδροφθορίου (HF) σε υδροξυαιθανικό οξύ (HOCH2COOH) μπορεί να υποκατασταθεί το παραγώμενο υδροξώνιο από φθόριο[15]:

Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε χλωραιθανικό οξύ (ClCH2COOH) μπορεί να υποκατασταθεί το χλώριο από φθόριο, γιατί ο σχηματισμός δυσδυάλυτου χλωριούχου υφυδραργύρου μετακινεί τη χημική ισορροπία της αντίδρασης προς τα δεξιά[16]:

Παρόμοια υποκατάσταση συμβαίνει και με χρήση φθοριούχου αργύρου (AgF):[17]

  • Αντί του χλωραιθανικού οξέος χρησιμοποιούνται επίσης ως πρόδρομες ύλες και εστέρες του, όπως για παράδειγμα o χλωραιθανικός μεθυλεστέρας (ClCH2COOCH3). Σε αυτήν την περίπτωση σχηματίζεται ο φθοραιθανικός μεθυλεστέρας (FCH2COOCH3), που μπορεί να υδρολυθεί σε φθοραιθανικό οξύ.

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το φθοραιθανικό οξυ συνδυάζει τις ιδιότητες καρβοξυλικού οξέος και φθοροπαραγώγου.

΄Οξινος χαρακτήρας και καρβονικά άλατα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το φθοραιθανικό οξύ είναι ένα ασθενές μονοβασικό οξύ. Τα δύο (2) άτομα υδρογόνου του φθορομεθυλίου δεν αντικαθιστώνται από μέταλλα αλλά παρ'όλα αυτά το φθοραιθανικό οξύ αντιδρά με ορισμένα μέταλλα μέταλλα και βάσεις σχηματίζοντας άλατα με σύγχρονη έκλυση υδρογόνου ή νερού αντίστοιχα:


(Αντίδραση διάστασης)

(Επίδραση μετάλλων ηλεκτροθετικότερων του υδρογόνου)

(Αντίδραση εξουδετέρωσης)

Αποκαρβοξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με θέρμανση φθοραιθανικού νατρίου παίρνουμε διοξείδιο του άνθρακα και φθορομεθάνιο[18]::

2. Με ηλεκτρόλυση φθοραιθανικού νατρίου (μέθοδος Kolbe), παράγονται διοξείδιο του άνθρακα και 1,2-διφθοραιθάνιο[19]:

3. Με θέρμανση αλάτων του με ασβέστιοβάριο) παράγεται 1,3-διφθοροπροπανόνη[20]:

4. Με επίδραση βρωμίου σε φθοραιθανικό άργυρο παράγεται βρωμοφθορομεθάνιο - Αντίδραση Hunsdiecker[21]:

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Τo φθοραιθανικό οξύ ανάγεται με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) (κυρίως) προς αιθανόλη[22]:

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται αιθανικό οξύ[23]:

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου παράγεται αιθανικό οξύ[24]:

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Παράγεται αιθανικό οξύ. Π.χ.[25]:

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τo φθοραιθανικό οξύ οξειδώνεται σε φθοραιθανικό υπεροξύ από το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), σε όξινο περιβάλλον[26]:

Εστεροποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Με επίδραση αλκοολών παράγονται φθοροξικοί εστέρες[27]::

Αλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση αλογόνων, παρουσία ερυθρού φωσφόρου, παράγεται αλοφθοραιθανικό οξύ:

  • Η επίδραση φθορίου (F2) αποφεύγεται για λόγους ασφαλείας.

2. Με επίδραση αλογονωτικών μέσων παράγονται φθορακετυλοαλογονίδια[28]::

α. Με SOCl2:

β. Με PCl5:

γ. Με PX3, όπου X: Cl, Br, I.

  • Για το φθορακετυλοφθορίδιο προτιμάται η υποκατάσταση σε φθορακετυλοχλωρίδιο:

Υποκατάσταση από χλώριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση χλωριούχου ασβεστίου (CaCl2) σε φθοραιθανικό οξύ παράγεται χλωραιθανικό οξύ:

Υποκατάσταση από φαινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται φαινυλαιθανικό οξύ[29]:

Επίδραση καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση καρβενίων παράγεται ένα μίγμα προϊόντων[30]. Π.χ. με μεθυλένιο έχουμε περίπου την παρακάτω στοιχειομετρική εξίσωση:

2-(φθορομεθυλ)οξιρανόλη
  • Η παραπάνω στοιχειομετρική εξίσωση είναι άθροισμα κατά μέλη των ακόλουθων δράσεων:
  1. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C-H. Παράγεται 2-φθοροπροπανικό οξύ, ένα αλοκαρβοξυλικό οξύ.
  2. Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό O-H. Παράγεται φθοραιθανικός μεθυλεστέρας, ο μεθυλεστέρας του φθοραιθανικού οξέος.
  3. Κυκλοπροσθήκη στον ένα (1) δεσμό C=O. Παράγεται 2-(φθορομεθυλ)οξιρανόλη, μια ετεροκυκλική αλκοόλη.
  • Συνολικά δηλαδή τρία (3) παράγωγα προϊόντα, που είναι πρακτικά ισοδύναμα (σ' αυτήν την περίπτωση) σε παραγωγή, εξαιτίας της μεγάλης δραστικότητας του μεθυλενίου, που ως δίριζα κάνει σχεδόν απόλυτα κινητικές (δηλαδή όχι εκλεκτικές) τις αντιδράσεις του.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
  • 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
  • Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
  • Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
  • Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Aναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Σημείωση:Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. Proudfoot, A. T.; Bradberry, S. M.; Vale, J. A. (2006). "Sodium fluoroacetate poisoning". Toxicology Reviews 25 (4): 213–219. doi:10.2165/00139709-200625040-00002. PMID 17288493.
  3. Marais, J. C. S. (1943). "The isolation of the toxic principle "K cymonate" from "Gifblaar", Dichapetalum cymosum". Onderstepoort Journal of Veterinary Science and Animal Industry 18: 203.
  4. Marais, J. C. S. (1944). "Monofluoroacetic acid, the toxic principle of "gifblaar" Dichapetalum cymosum". Onderstepoort Journal of Veterinary Science and Animal Industry 20: 67.
  5. Renner (1904). "Chemical and Physiological Examination of the Fruit of Chailletia Toxicaria". Jour African Soc.: 109.
  6. 6,0 6,1 Power, F. B.; Tutin, F. (1906). "Chemical and Physiological Examination of the Fruit of Chailletia toxicaria". Journal of the American Chemical Society 28 (9): 1170–1183. doi:10.1021/ja01975a007.
  7. Vartiainen, T.; Kauranen, P. (1984). "The determination of traces of fluoroacetic acid by extractive alkylation, pentafluorobenzylation and capillary gas chromatography-mass spectrometry". Analytica Chimica Acta 157 (1): 91–97. doi:10.1016/S0003-2670(00)83609-0.
  8. Lee, J. (1998). "Deadly plants face threat of extinction". ANU Reporter (Australian National University) 29 (6). Retrieved 2012-08-07.
  9. McKenzie, R. (1997). "Australian Native Poisonous Plants". Australian Plants Online. Australian Native Plants Society. Retrieved 2012-08-07.
  10. Short, J.; Atkins, L.; Turner, B. (2005). Diagnosis of Mammal Decline in Western Australia, with Particular Emphasis on the Possible Role of Feral Cats and Poison Peas (pdf). Australia: Wildlife Research and Management Pty. Retrieved 2011-09-26.
  11. Death lurks in the ashes on western farms". Townsville Bulletin. September 2011. Retrieved 2011-09-23.
  12. 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.
  13. «Selected Bond Energies and Bond Lengths» (PDF). chem.tamu.edu/. 
  14. Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.1, R = CH2COOH, X = F.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
  17. Acetic Acid and Its Derivatives (Chemical Industries) von V. Agreda, J. Zoeller, und Agreda H. Agreda von Marcel Dekker Inc (Gebundene Ausgabe - 16. Dezember 1992), ISBN 0-8247-8792-7.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3α.
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3β.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3γ.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3δ.
  22. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.4. και σελ. 187, §7.3.3α
  23. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = CH2COOH, X = F.
  24. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  25. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.
  26. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.5α.
  27. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.8α.
  28. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.8β.
  29. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.
  30. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Fluoressigsäure της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Fluoroacetic acid της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).