2-βρωμοπροπάνιο

2-βρωμοπροπάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	2-βρωμοπροπάνιο
Άλλες ονομασίες	Ισοπροπυλοβρωμίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H7Br
Μοριακή μάζα	122,99 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH2CH2Br
Συντομογραφίες	iPrBr, 2-BP
Αριθμός CAS	75-26-3
SMILES	CC(Br)C
InChI	1S/C3H7Br/c1-3(2)4/h3H,1-2H3
Αριθμός EINECS	200-855-1
Αριθμός RTECS	TX4111000
Αριθμός UN	2344
PubChem CID	6358
ChemSpider ID	6118
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	1 1-βρωμοπροπάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-90 °C
Σημείο βρασμού	59,4 °C
Πυκνότητα	1.310 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	3,2 kg/m3 (20 °C)
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	Πλήρως διαλυτό σε αιθανόλη διαιθυλαιθέρα.
Ιξώδες	6,106 cP (0 °C) 4,894 cP (20 °C)
Δείκτης διάθλασης , nD	1,4251
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	19 °C
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R10 R20 R36 R37 R38
Φράσεις ασφαλείας	S16, S45
LD50	483,7 mg/kg
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	3 2 0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το 2-βρωμοπροπάνιο ή ισοπροπυλοβρωμίδιο είναι μια χημική ένωση με χημικό τύπο C₃H₇Br. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκυλαλογονιδίων. Στην εμφάνιση είναι ένα άχρωμο υγρό, στις συνηθισμένες συνθήκες (T = 25 °C, P = 1 atm). Έχει ένα (1) μόνο ισομερές θέσης, το 1-βρωμοπροπάνιο. Χρησιμοποιήθηκε σε οργανικές συνθέσεις, αξιοποιώντας τη δυνατότητά του να προσθέτει την ισοπροπυλομάδα σε διάφορες ενώσεις.

Ονοματολογία

Η ονομασία «2-βρωμοπροπάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων 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 (1) ατόμου βρωμίου ανά μόριο της ένωσης. Τέλος, ο αριθμός θέσης «2-» δηλώνει ότι το άτομο του βρωμίου ενώνεται το μεσαίο (#2) άτομο άνθρακα της ανθρακικής του αλυσίδας.

Μοριακή δομή

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C-H	σ	2sp3-1s	109 pm	3% C- H+
C-C	σ	2sp3-2sp3	154 pm
C-Br	σ	2sp3-4sp3	191 pm	2% C+ Br-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
H	+0,03
C#2	-0,01
Br	-0,02
C#1,#3	-0,09

Παραγωγή

Με φωτοχημική βρωμίωση

Με φωτοχημική βρωμίωση προπανίου παράγεται μίγμα των δύο ισομερών βρωμοπροπανίων:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{3}+Br_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}0,035CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+0,965CH_{3}CHBrCH_{3}+HBr}$

• Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυβρωμοπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας προπανίου.
• Η αναφερόμενη στοιχειομετρική αναλογία παραγωγής χλωροπροπανίων δεν συνυπολογίζει τα συμπαραγόμενα πολυβρωμοπαράγωγα.
• Η μέθοδος δεν είναι χρήσιμη αν επιθυμείται το ένα μόνο ισομερές, αφού είναι σχετικά δύσκολος ο διαχωρισμός τους.

Υποκατάσταση υδροξυλίου από βρώμιο

1. Με επίδραση υδροβρωμίου (HCl) σε 2-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CH(OH)CH_{3}+HBr{\xrightarrow {}}CH_{3}CHBrCH_{3}+H_{2}O}$

2. Η υποκατάσταση του OH από Br στη 2-προπανόλη μπορεί να γίνει και με βρωμιωτικά μέσα Με τριβρωμιούχο φωσφόρο (PCl₃):

$\mathrm {3CH_{3}CH(OH)CH_{3}+PBr_{3}{\xrightarrow {}}3CH_{3}CHBrCH_{3}+H_{3}PO_{3}}$

• Συχνά ο τριβρωμιούχος φωσφόρος συνθέτεται επί τόπου («in citu») από φωσφόρο και βρώμιο:

$\mathrm {2P+3Br_{2}{\xrightarrow {}}2PBr_{3}}$

Προσθήκη υδροβρωμίου σε προπένιο

Με προσθήκη υδροβρωμίου σε προπένιο παράγεται 2-βρωμοπροπάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH=CH_{2}+HBr{\xrightarrow {}}CH_{3}CHBrCH_{3}}$

Με αποικοδόμηση τύπου Hunsdiecker

Με επίδραση βρωμίου σε μεθυλοπροπανικό άργυρο παράγεται 2-βρωμοπροπάνιο - Αντίδραση Hunsdiecker:

$\mathrm {(CH_{3})_{2}CHCOOAg+Br_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CHBrCH_{3}+AgBr\downarrow +CO_{2}\uparrow }$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αντιδράσεις υποκατάστασης

• Οι αντιδράσεις είναι πιο γρήγορες σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αλκυλαλογονίδια των άλλων αλογόνων, πλην του ιωδίου.

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Κατά την υδρόλυσή του με εναιώρημα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) σχηματίζεται προπανόλη-2 :

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+AgOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(OH)CH_{3}+AgBr\downarrow }$

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει αλκυλισοπροπυλαιθέρα (CH₃CH₂CH₂OR):

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+RONa{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{2}CHOR+NaBr}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο. Π.χ.:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+RC\equiv CNa{\xrightarrow {}}RC\equiv CCH(CH_{3})_{2}+NaBr}$

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό ισοπροπυλεστέρα :

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+RCOONa{\xrightarrow {}}RCOOCH(CH_{3})_{3}+NaBr}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει μεθυλοπροπανονιτρίλιο:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+NaCN{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(CN)CH_{3}+NaBr}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+RLi{\xrightarrow {}}RCH(CH_{3})_{2}+LiBr}$

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει προπανοθειόλη-2:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+NaSH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(SH)CH_{3}+NaBr}$

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει αλκυλισοπροπυλθειαιθέρα :

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+RSNa{\xrightarrow {}}RSCH(CH_{3})_{2}+NaBr}$

Υποκατάσταση από ιώδιο

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει 2-ιωδοπροπάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+NaI{\xrightarrow {}}CH_{3}CHICH_{3}+NaBr}$

Υποκατάσταση από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε 2-βρωμοπροπάνιο (CH₃CH₂Br) παράγεται 2-φθοροπροπάνιο:

$\mathrm {2CH_{3}CHBrCH_{3}+Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CHFCH_{3}+Hg_{2}Br_{2}\downarrow }$

Υποκατάσταση από αμινομάδα

Με αμμωνία (NH₃) σχηματίζει προπαναμίνη-2:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(NH_{2})CH_{3}+HBr}$

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH₂) σχηματίζει αλκυλισοπροπυλαμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+RNH_{2}{\xrightarrow {}}RNHCH(CH_{3})_{2}+HBr}$

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει διαλκυλισοπροπυλαμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+R{\acute {}}\;NHR{\xrightarrow {}}R{\acute {}}\;N(CH(CH_{3})_{2})R+HBr}$

Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει βρωμιούχο ισοπροπυλoτριαλκυλαμμώνιο :

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+R{\acute {}}\;N(R)R{\acute {}}\;{\acute {}}\;{\xrightarrow {}}[R{\acute {}}\;N(CH(CH_{3})_{2})(R)R{\acute {}}\;{\acute {}}\;]Br}$

Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη σχηματίζει προπανοφωσφαμίνη-2:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+PH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(PH_{2})CH_{3}+HBr}$

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) σχηματίζει 2-νιτροπροπάνιο :

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(NO_{2})CH_{3}+AgBr\downarrow }$

Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται 2-φαινυλοπροπάνιο:

$\mathrm {PhH+CH_{3}CHBrCH_{3}{\xrightarrow {AlBr_{3}}}CH_{3}CH(Ph)CH_{3}+HBr}$

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται ισοπροπυλολίθιο:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+2Li{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}CH_{3}CHLiCH_{3}+LiBr}$

2. Με μαγνήσιο (Mg) (αντιδραστήριο Grignard):

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH(MgBr)CH_{3}}$

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH₄) παράγεται προπάνιο:

$\mathrm {4CH_{3}CHBrCH_{3}+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{2}CH_{3}+LiBr+AlBr_{3}}$

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται προπάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+Zn+HBr{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+ZnBr_{2}}$

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται προπάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+SiH_{4}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+SiH_{3}Br}$

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+RSnH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+RSnH_{2}Br}$

Αντιδράσεις προσθήκης

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH₂=CH₂) παράγει 1-βρωμο-3-μεθυλοβουτάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{2}CHCH_{2}CH_{2}Br}$

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 1-βρωμο-3-μεθυλο-1-βουτένιο:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+HC\equiv CH{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{2}CHCH=CH_{2}Br}$

3. Η αντίδραση του 2-βρωμοπροπανίου με συζυγή αλκαδιένια αντιστοιχεί κυρίως σε 1,4-προσθήκη, αν και είναι επίσης δυνατές η 1,2-προσθήκη και η 3,4-προσθήκη, με τη χρήση κατάλληλων συνθηκών. Π.χ.:

$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CHBrCH_{3}{\xrightarrow {}}RCH_{2}BrCH=CHCH_{2}CH(CH_{3})_{2}}$ (1,4-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CHBrCH_{3}{\xrightarrow {}}RCH=CHCHBrCH_{2}CH(CH_{3})_{2}}$ (1,2-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CHBrCH_{3}{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}RCHBrCH(CH(CH_{3})_{2})CH=H_{2}+{\frac {1}{2}}RCH(CH(CH_{3})_{2})CHBrCH=CH_{2}}$ (3,4-προσθήκη)

4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 1-βρωμο-4-μεθυλοπεντάνιο:

$\mathrm {+CH_{3}CHBrCH_{3}{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{2}CHCH_{2}CH_{2}CH_{2}Br}$

5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει 2-βρωμισοπροποξυαιθάνιο:

$\mathrm {+CH_{3}CHBrCH_{3}Br{\xrightarrow {}}BrCH_{2}CH_{2}OCH(CH_{3})_{2}}$

Αντίδραση απόσπασης

Με απόσπαση υδροβρωμίου (HBr) από 2-βρωμοπροπάνιο παράγεται προπένιο:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}Br+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}CH_{3}CH=CH_{2}+NaBr+H_{2}O}$

• Επειδή το παραγώμενο προπένιο είναι αέριο, συχνά χρησιμοποιούνται ασθενείς βάσεις, όπως το ανθρακικό κάλιο στη θέση ισχυρότερων.

Παρεμβολή καρβενίων

• Τα καρβένια (π.χ. [:CH₂]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε:

$\mathrm {CH_{3}CHBrCH_{3}+CH_{3}I+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {6}{7}}CH_{3}CH_{2}CHBrCH_{3}+{\frac {1}{7}}(CH_{3})_{3}CBr+KI+H_{2}O}$

• Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:

1. Παρεμβολή στους έξι (3) δεσμούς C_#1,#3H₂-H. Παράγεται 2-βρωμοβουτάνιο.

2. Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό C_#2-H: 2. Παράγεται 2-βρωμο-μεθυλοπροπάνιο.

Προκύπτει επομένως μίγμα 2-βρωμοβουτάνιου ~86% και 2-βρωμομεθυλοπροπάνιου 14%.

Ασφάλεια

Ως αλκυλιωτικό αντιδραστήριο θεωρείται ως πιθανό καρκινογόνο.

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
• Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985