2-φθοροπροπανικό οξύ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
2-φθοροπροπανικό οξύ
Γενικά
Όνομα IUPAC 2-φθοροπροπανικό οξύ
Άλλες ονομασίες 2-φθοροπροπιονικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C3H5FO2
Μοριακή μάζα 92,05 amu[1]
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3CHFCOOH
Αριθμός CAS 6087-13-4
SMILES CC(C(=O)O)F
Δομή
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο βρασμού 66-67°C (30 mmHg)[2]
Πυκνότητα 1.181 kg/m³
Διαλυτότητα
στο νερό
Αναμείξιμο
Δείκτης διάθλασης ,
nD
1,383
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Ιδιότητες εκρηκτικού
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το 2-φθορoπροπανικό οξύ ή 2-φθοροπροπιονικό οξύ (αγγλικά 2-fluoropropanoic acid ή 2-fluoropropionic acid) είναι οργανική χημική ένωση με μοριακό τύπο C3H5FO2, αν και συνηθέστερα παριστάνεται ως CH3CHFCOOH. Πιο συγκεκριμένα, πρόκειται για ένα α-φθοροκαρβοξυλικό οξύ.

Βρίσκεται σε δυο οπτικά ισομερή, R- και S-, γιατί το #2 άτομο άνθρακα της ένωσης είναι «χειρόμορφο»[3].

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κατά τη συστηματική ονοματολογία κατά IUPAC, η ένωση θεωρείται υποκατεστημένο προπανικό οξύ, δηλαδή προπανικό οξύ, ένα (1) άτομο υδρογόνου του αιθυλίου του οποίου, έχει αντικατασταθεί από ένα άτομο φθορίου. Πιο αναλυτικά, 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 «-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-) είναι απαραίτητη σε αυτήν την ένωση, γιατί υπάρχει και το ισομερές 3-φθοροπροπανικό οξύ.

  • Ενίοτε χρησιμοποιείται το α- αντί του 2-.

Μοριακή δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μοριακή δομή του μπορεί να βρεθεί από την αντίστοιχη του προπανικού οξέος με αντικατάσταση ενός ατόμου υδρογόνου, από το α- άτομο άνθρακα του αιθυλίου του από άτομο φθορίου. Η ενέργεια δεσμού C-F ανέρχεται σε 552 kJ/mol. Ο δεσμός αυτός είναι πολύ σταθερός και έχει μεγάλη πολικότητα, αγγίζοντας τα όρια ετεροπολικού δεσμού.

Δεσμοί[4][5]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-F σ 2sp³-2sp³ 135 pm 43% C+ F-
C#2-H

C#3-H

σ 2sp³-1s 109 pm 3% C- H+
C#2-C#1 σ 2sp³-2sp² 151 pm
C#3-C#2 σ 2sp³-2sp³ 154 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[6]
O (OH) -0,51
F -0,43
O (=O) -0,38
C#3 -0,09
H (HC) +0,03
H (OH) +0,32
C#2 +0,40
C#1 +0,57


Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδροφθορίου (HF) σε 2-υδροξυπροπανικό οξύ [CH3CH(OH)COOH] μπορεί να υποκατασταθεί το ενδιάμεσα παραγώμενο υδροξώνιο (H3O+) από φθόριο[7]:

Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε 2-χλωροπροπανικό οξύ [CH3CHClCOOH] μπορεί να υποκατασταθεί το χλώριο από φθόριο, γιατί ο σχηματισμός δυσδυάλυτου χλωριούχου υφυδραργύρου μετακινεί τη χημική ισορροπία της αντίδρασης προς τα δεξιά[8]:

Παρόμοια υποκατάσταση συμβαίνει και με χρήση φθοριούχου αργύρου (AgF):[9]

  • Αντί του 2-χλωροπροπανικού οξέος χρησιμοποιούνται επίσης ως πρόδρομες ύλες και εστέρες του, όπως για παράδειγμα o 2-χλωροπροπανικός μεθυλεστέρας (CH3CHClCOOCH3). Σε αυτήν την περίπτωση σχηματίζεται αρχικά ο 2-φθορπροπανικός μεθυλεστέρας (CH3CHFCOOCH3), που μπορεί στη συνέχεια να υδρολυθεί σε 2-φθοροπροπανικό οξύ.


Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 2-φθοροπροπανικό οξυ συνδυάζει τις ιδιότητες καρβοξυλικού οξέος και φθοροπαραγώγου.

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

Το 2-φθοροπροπανικό οξύ είναι ένα ασθενές μονοβασικό οξύ. Τα τέσσερα (4) άτομα υδρογόνου του φθοραιθυλίου δεν αντικαθιστώνται από μέταλλα αλλά παρ' όλα αυτά το 2-φθοροπροπανικό 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 2-φθοροπροπανικού νατρίου παίρνουμε διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και φθοραιθάνιο (CH3CH2F) [10]:

2. Με ηλεκτρόλυση 2-φθοροπροπανικού νατρίου (μέθοδος Kolbe), παράγονται διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και 2,3-διφθορoβουτάνιο (CH3CHFCHFCH3)[11]:

3. Με θέρμανση αλάτων του με ασβέστιοβάριο) παράγεται 2,4-διφθοροπεντανόνη (CH3CHFCOCHFCH3)[12]:

4. Με επίδραση βρωμίου σε 2-φθοροπροπανικό άργυρο παράγεται 1-βρωμο-1-φθοραιθάνιο - Αντίδραση Hunsdiecker[13]:

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Τo 2-φθοροπροπανικό οξύ ανάγεται με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) (κυρίως) προς 1-προπανόλη[14]:

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται προπανικό οξύ[15]:

3. Με σιλάνιο (SiH4), παρουσία τριφθοριούχου βορίου (BF3) παράγεται προπανικό οξύ[16]:

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο (RSnH3). Παράγεται προπανικό οξύ. Π.χ.[17]:

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τo 2-φθοροπροπανικό οξύ οξειδώνεται σε 2-φθοροπροπανικό υπεροξύ από το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), σε όξινο περιβάλλον[18]:

Εστεροποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Με επίδραση αλκοολών παράγονται 2-φθοροπροπανικοί εστέρες[19]:

Αλογόνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση αλογόνων, παρουσία ερυθρού φωσφόρου, παράγεται 2-αλο-2-φθοροπροπανικό οξύ:

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

2. Με επίδραση αλογονωτικών μέσων παράγονται 2-φθοροπραποϋλαλογονίδια[20]:

α. Με SOCl2:

β. Με PCl5:

γ. Με PX3, όπου X: Cl, Br, I.

Υποκατάσταση από χλώριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση χλωριούχου ασβεστίου (CaCl2) σε 2-φθοροπροπανικό οξύ παράγεται 2-χλωροπροπανικό οξύ:

Υποκατάσταση από φαινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται 2-φαινυλοπροπανικό οξύ[21]:

Επίδραση καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση καρβενίων παράγεται ένα μείγμα προϊόντων[22]. Π.χ. με μεθυλένιο έχουμε περίπου την παρακάτω στοιχειομετρική εξίσωση:

2-φθοραιθυλοξιρανόλη
  • Η παραπάνω στοιχειομετρική εξίσωση είναι άθροισμα κατά μέλη των ακόλουθων δράσεων:
  1. Παρεμβολή στους τρεις (2) δεσμούς C#3-H. Παράγεται 2-φθοροβουτανικό οξύ, ένα αλοκαρβοξυλικό οξύ.
  2. Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό C#2-H. Παράγεται μεθυλο-2-φθοροπροπανικό οξύ, ένα αλοκαρβοξυλικό οξύ.
  3. Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό O-H. Παράγεται 2-φθοροπροπανικός μεθυλεστέρας, ο μεθυλεστέρας του 2-φθοροπροπανικού οξέος.
  4. Κυκλοπροσθήκη στον ένα (1) δεσμό C=O. Παράγεται 2-φθοραιθυλοξιρανόλη, 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 δίνει 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.

Aναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Διαδικτυακός τόπος fluorochem
  2. Διαδικτυακός τόπος sigmaaldrich
  3. Είναι ενωμένο με 4 διαφορετικούς υποκαταστάτες: H, F, COOH και CH3
  4. 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.
  5. «Selected Bond Energies and Bond Lengths» (PDF). chem.tamu.edu/. [νεκρός σύνδεσμος]
  6. Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.1, R = CH2COOH, X = F.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
  9. 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.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3α.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3β.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3γ.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3δ.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.4. και σελ. 187, §7.3.3α
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = CH2COOH, X = F.
  16. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  17. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.5α.
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.8α.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.8β.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.
  22. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.