Φθοροξυλομεθάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Φθοροξυλομεθάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC Φθοροξυλομεθάνιο
Άλλες ονομασίες Υποφθοριώδης μεθυλεστέρας
Υποφθοριώδες μεθύλιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος CH3OF
Μοριακή μάζα 50,0323 amu[1]
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3OF
Συντομογραφίες MeOF
Αριθμός CAS 36336-08-0
SMILES COF
ChemSpider ID 13630804[2]
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το φθοροξυλομεθάνιο[3] είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και φθόριο, με χημικό τύπο CH3OF. Είναι ο απλούστερος εστέρας του υποφθοριώδους οξέος (HOF), δηλαδή θεωρητικά παράγεται με εστεροποίηση του τελευταίου με μεθανόλη. Σύμφωνα με το χημικό τύπο του έχει ένα (1) ισομερές θέσης, τη φθορομεθανόλη (FCH2OH), που είναι μια ασταθής αλαλκανόλη που αφυδροφθοριώνεται γρήγορα σχηματίζοντας μεθανάλη[4].

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μέχρι τελευταία, το φθοροξυλομεθάνιο συγκαταλέγονταν στις «υποθετικές εξωτικές μικροοργανικές ενώσεις», μαζί με το ηλιομεθάνιο (CH3He), το ηλιοξυλομεθάνιο (CH3OHe) και άλλες, δηλαδή ανήκε στις σχετικά μικρής μοριακής μάζας οργανικές χημικές ενώσεις, που η ύπαρξή τους βασίζεται μόνο σε θεωρητικά μοντέλα. Ωστόσο, λίγο αργότερα, υπήρξαν μελέτες ηλεκτρονιόφιλης προσθήκης των συστατικών ομάδων CH3O και F, σε διαλύματα που συμπεριείχαν μεθανόλη και φθόριο ή άλλα ισχυρά φθοριωτικά μέσα και αυτό έδειξε τελικά ότι η ένωση φθοροξυλομεθάνιο πράγματι παράγεται, έστω και προσωρινά. Τελικά η ένωση απομονώθηκε το 1992 και αυτό άνοιξε το δρόμο για ευρύτερη μελέτη και χρήση[4]:

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν της μεθανόλης, με φθόριο αντί υδρογόνου στο υδροξύλιο.

Δεσμοί[5]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp2-1s 107 pm 3% C- H+
C-O σ 2sp3-2sp3 150 pm 19% C+ O-
O-F σ 2sp2-2sp3 135 pm 7% O+ F-
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[6]
O -0,12
F -0,07
C +0,10
H (C-H) +0,03

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με την επίδραση φθορίου (F2) σε διάλυμα μεθανόλης (CH3OH) σε αιθανονιτρίλιο (CH3CN) ή και βουτανονιτρίλιο (CH3CH2CH2CN) παράγεται ασταθές διάλυμα φθοροξυλομεθανίου[4]:

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αποτελεί το σχεδόν μοναδικό ηλεκτρονιόφιλο αντιδραστήριο θετικού μεθοξυλίου (CH3O+), με μόνη άλλη υπαρκτή εξαίρεση το ακόμη ασταθέστερο ξενοξυλομεθάνιο (CH3OXe), που υπάρχει μόνο με τη μορφή του συμπλόκου [CH3OXe]+[BF4]-, σε ευθεία αντίθεση με το πιο συνηθισμένο αρνητικό μεθοξύλιο (CH3O-), που παρέχουν τα υπόλοιπα αλοξυλομεθάνια (CH3OX, όπου X χλώριο, βρώμιο, ή ιώδιο). Σε επίπεδο στερεοχημείας είναι κυρίαρχες οι «αντί» αντιδράσεις προσθήκης του, όχι όμως σε βαθμό που να θεωρηθεί στερεοειδικό αντιδραστήριο. Μερικά παραδείγματα χρήσης του είναι τα ακόλουθα[4]:

Αυτοδιάσπαση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το πρόβλημα σταθερότητας στο φθοροξυλομεθάνιο είναι η στερεοχημική εγγύτητα του υδρογόνου και φθορίου στο ίδιο μόριο, γεγονός που σημαίνει ότι σύντομα το μόριο αυτό αφυδροφθοριώνεται παράγοντας μεθανάλη και υδροφθόριο[4]:

Αντιδράσεις υποκατάστασης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υποκατάσταση σε υδροξύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε υδροξείδια, π.χ. σε υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), παράγεται υδροϋπεροξυμεθάνιο, ένα αστσθές και εκρηκτικό υδροϋπεροξυαλκάνιο[7]:

Υποκατάσταση σε αλκοξύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Mε επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε αλκοολικό άλας, π.χ. αλκοολικό νάτριο (RONa), παράγεται αλκυλομεθυλυπεροξείδιο, ένα αστσθές και εκρηκτικό οργανοϋπεροξείδιο[7]:

Υποκατάσταση από αλκινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε αλκινικό άλας, π.χ. αλκινικό νάτριο (RC≡CNa), παράγεται 1-μεθοξυαλκίνιο[7]:

Υποκατάσταση από ακύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε καρβοξυλικό άλας, π.χ. καρβοξυλικό νάτριο (RCOONa), παράγεται ασταθής καρβοξυλικός υπεροξυεστέρας[7]:

Υποκατάσταση από κυάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε κυσνιούχο άλας, π.χ. κυανιούχο νάτριο (NaCN), παράγεται μεθοξυμεθανονιτρίλιο (CH3OCN)[7]:

Υποκατάσταση από αλκύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε οργανομεταλλική ένωση, π.χ. αλκυλολίθιο (RLi), παράγεται μεθοξυαιθέρας[7]:

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) παράγεται μεθοξυθειόλη (CH3OSH)[7], που είναι ο μεθυλεστέρας της θειανόλης (HSOH):

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε θειολικό νάτριο (RSNa) παράγεται μεθοξυθειαιθέρας (RSOH3)[7]:

Υποκατάσταση από αλογόνο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε άλας άλλου αλογόνου, π.χ. NaX, όπου X χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο, παράγεται το αντίστοιχο αλοξυλομεθάνιο (CH3OX)[7]:

2. Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε αλκυλαλογονίδιο (RX) άλλου αλογόνου, π.χ. NaX, όπου X χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο, παράγεται το αντίστοιχο αλοξυμεθάνιο (CH3OX) και το αντίστοιχο αλκυλοφθορίδιο[7]:

Υποκατάσταση από αμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυμεθανίου σε αμμωνία (NH3) παράγεται μεθοξυαμίνη (CH3ONH2)[7]:

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυμεθανίου σε πρωυτοταγή αμίνη (RNH2) παράγεται αλκυλομεθυλοξυαμίνη (RNHCH3)[7]:

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυμεθανίου σε δευτεροταγή αμίνη (R'NHR) παράγεται διαλκυλομεθοξυαμίνη [R'N(OCH3)R][7]:

Υποκατάσταση από φωσφύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε φωσφίνη σχηματίζει μεθοξυφωσφίνη[8]:

Υποκατάσταση από σιλύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται μεθανόλη και φθοροσιλάνιο[9]:

Υποκατάσταση από υδρίδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε υδρίδιο μετάλλου, π.χ. σε υδρίδιο του λιθίου (LiH), παράγεται μεθανόλη και φθοριούχο λίθιο (ή το αντίστοιχο άλας του άλλου μετάλλου, αν είχαμε άλλο υδρίδιο)[7]:

Ηλεκτρονιόφιλη αρωματική υποκατάσταση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου π.χ. σε βενζόλιο παράγεται ανισόλη και υδροφθόριο[4]:

Αντιδράσεις προσθήκης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς C-C. Π.χ. με αιθένιο δίνει 1-μεθοξυ-2-φθοραιθάνιο:

2. Προσθήκη σε τριπλούς δεσμούς C-C. Π.χ. με αιθίνιο δίνει 1-μεθοξυ-2-φθοραιθένιο:

3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς C-C. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο δίνει (συνήθως) 1-μεθοξυ-4-φθορο2-βουτένιο, με 1,4-προσθήκη:

4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει 1-μεθοξυ-3-φθοροπροπάνιο:

κυκλοπροπάνιο

5. Προσθήκη σε ενώσεις με καρβονύλιο. Π.χ. με μεθανάλη δίνει μεθυλο(φθορομεθυλο)υπεροξείδιο, ένα ασταθές και εκρηκτικό οργανοϋπεροξείδιο

6. Προσθήκη σε ιμίνες. Π.χ. με μεθανιμίνη δίνει N-μεθοξυ-1-φθορομεθαναμίνη:

7. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με το οξιράνιο δίνει εκρηκτικό υπεροξείδιο μεθυλο(2-φθοραιθυλ)υπεροξείδιο[10]:

Ethylene oxide.svg

8. Προσθήκη σε ενώσεις με αζωτούχους τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με το αζιριδίνη δίνει Ν-μεθοξυ-2-φθοραιθαναμίνη[11]:

Aziridine.svg

Παρεμβολή μεθυλενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε φθοροξυλομεθάνιο παράγεται φθοροξυλαιθάνιο[12]:

Παρατηρήσεις και παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Διαδικτυακός τόπος NIST
  2. Διαδικτυακός τόπος ChemSpider
  3. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 Διαδικτυακός τόπος Journal of Orgsnic Chemistry
  5. Τα δεδομένα προέρχονται από τους πίνακες δεδομένων των στοιχείων άνθρακα, πυριτίου και υδρογόνου και τις πηγές«Table of periodic properties of the Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982»
  6. Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  7. 7,00 7,01 7,02 7,03 7,04 7,05 7,06 7,07 7,08 7,09 7,10 7,11 7,12 7,13 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.3.Α1, R = CH3O, X = F.
  9. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  10. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = F.
  11. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.3., σελ. 22-25.
  12. 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
  • Διαδικτυακός τόπος JOC (Journal of Organic Chemisrty).