2-χλωροπροπάνιο

2-χλωροπροπάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	2-χλωροπροπάνιο
Άλλες ονομασίες	Ισοπροπυλοχλωρίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H7Cl
Μοριακή μάζα	78,54 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CHClCH3
Συντομογραφίες	iPrCl
Αριθμός CAS	75-29-6
SMILES	CC(Cl)C
Αριθμός RTECS	TX4410000
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	1 1-χλωροπροπάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-117,18 °C
Σημείο βρασμού	35,74 °C
Πυκνότητα	862 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	3,34 kg/m3 (12,5 °C)
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	Πλήρες διαλυτό σε αιθανόλη διαιθυλαιθέρα.
Ιξώδες	4,05 cP (0 °C) 3,589 cP (20 °C)
Δείκτης διάθλασης , nD	1,3811
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	-32 °C
Επικινδυνότητα
Εύφλεκτο (F)
Φράσεις κινδύνου	R11 R20 R21 R22
Φράσεις ασφαλείας	S9 S29
LD50	1.300 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-χλωροπροπάνιο ή ισοπροπυλοχλωρίδιο είναι μια οργανική χημική ένωση με μοριακό τύπο C₃H₇Cl. Με βάση το σύστημα κωδικής ονομασίας που ξεκίνησε με τους φθοροχλωράνθρακες έχει τον κωδικό HFC-280b ή R-280b. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκυλαλογονιδίων. Η χημικώς καθαρή ένωση, υπό τις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (T = 25 °C, P = 1 atm), είναι ένα άχρωμο εύφλεκτο και πτητικό υγρό, με γλυκιά οσμή που θυμίζει αυτήν του διαιθυλαιθέρα. Έχει ένα (1) μόνο ισομερές θέσης, το 1-χλωροπροπάνιο. Χρησιμοποιείται συνήθως ως οργανικός διαλύτης.

Ονοματολογία

Η ονομασία «2-χλωροπροπάνιο» 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 «χλωρο-» δηλώνει την παρουσία ενός (2) ατόμου χλωρίου ανά μόριο της ένωσης. Τέλος, ο αριθμός θέσης «2-» δηλώνει ότι το άτομο του χλωρίου 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-Cl	σ	2sp3-3sp3	176 pm	9% C+ Cl-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
H	+0,03
C#1,#3	-0,09
C#2	+0,06
Cl	-0,09

Παραγωγή

Προσθήκη υδροχλωρίου σε προπένιο

Βιομηχανικά παράγεται με προσθήκη υδροχλωρίου σε προπένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH=CH_{2}+HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CHClCH_{3}}$

Υποκατάσταση υδροξυλίου από χλώριο

1. Σε εργαστηριακή κλίμακα μπορεί να παραχθεί με επίδραση υδροχλωρίου (HCl) σε 2-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CH(OH)CH_{3}+HCl{\xrightarrow {ZnCl_{2}}}CH_{3}CHClCH_{3}+H_{2}O}$

• Η αντίδραση γίνεται και χωρίς την παρουσία του καταλύτη, αλλά πολύ πιο αργά.

2. Η υποκατάσταση του OH από Cl στη 2-προπανόλη μπορεί να γίνει και με χλωριωτικά μέσα:

1. Με πενταχλωριούχο φωσφόρο (PCl₅):

$\mathrm {CH_{3}CH(OH)CH_{3}+PCl_{5}{\xrightarrow {}}CH_{3}CHClCH_{3}+POCl_{3}+HCl}$

2. Με τριχλωριούχο φωσφόρο (PCl₃):

$\mathrm {3CH_{3}CH(OH)CH_{3}+PCl_{3}{\xrightarrow {}}3CH_{3}CHClCH_{3}+H_{3}PO_{3}}$

3. Με θειονυλοχλωρίδιο (SOCl₂):

$\mathrm {CH_{3}CH(OH)CH_{3}+SOCl_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CHClCH_{3}+SO_{2}+HCl}$

Με φωτοχημική χλωρίωση

Με φωτοχημική χλωρίωση προπανίου παράγεται μείγμα των δύο ισομερών χλωροπροπανίων:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{3}+Cl_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}0,44CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+0,56CH_{3}CHClCH_{3}+HCl}$

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

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αντιδράσεις υποκατάστασης

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

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

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

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+AgOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(OH)CH_{3}+AgCl\downarrow }$

Παραγωγή από αλκοξύλιο

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

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+RONa{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{2}CHOR+NaCl}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο (RC≡CCH(CH₃)₂). Π.χ.:

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

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό ισοπροπυλεστέρα :

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+RCOONa{\xrightarrow {}}RCOOCH(CH_{3})_{2}+NaCl}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει μεθυλοπροπανονιτρίλιο ((CH₃)₂CHCN):

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+NaCN{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(CN)CH_{3}+NaCl}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+RLi{\xrightarrow {}}RCH(CH_{3})_{2}+LiCl}$

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο

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

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+NaSH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(SH)CH_{3}+NaCl}$

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει αλκυλισοπροπυλθειαιθέρα:

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+RSNa{\xrightarrow {}}RSCH(CH_{3})_{2}+NaCl}$

Υποκατάσταση από ιώδιο

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει 2-ιωδοπροπάνιο (CH₃CHICH₃):

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+NaI{\xrightarrow {}}CH_{3}CHICH_{3}+NaCl}$

Υποκατάσταση από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε 2-χλωροπροπάνιο (CH₃CH₂Cl) παράγεται 2-φθοροπροπάνιο:

$\mathrm {2CH_{3}CHClCH_{3}+Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CHFCH_{3}+Hg_{2}Cl_{2}\downarrow }$

Υποκατάσταση από αμινομάδα

Με αμμωνία (NH₃) σχηματίζει προπαναμίνη-2:

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}Cl+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(NH_{2})CH_{3}+HCl}$

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH₂) σχηματίζει αλκυλισοπροπυλαμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+RNH_{2}{\xrightarrow {}}RNHCH(CH_{3})_{2}+HCl}$

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει διαλκυλισοπροπυλαμίνη:

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

Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει χλωριούχο ισοπροπυλτριαλκυλαμμώνιο:

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

Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη σχηματίζει 2-προπανοφωσφαμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+PH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH(PH_{2})CH_{3}+HCl}$

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) σχηματίζει 2-νιτροπροπάνιο:

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

Υποκατάσταση από φαινύλιο

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

$\mathrm {PhH+CH_{3}CHClCH_{3}{\xrightarrow {AlCl_{3}}}CH_{3}CH(Ph)CH_{3}+HCl}$

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται ισοπροπυλολίθιο:

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

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

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

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH₄) παράγεται προπάνιο:

$\mathrm {4CH_{3}CHClCH_{3}+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{2}CH_{3}+LiCl+AlCl_{3}}$

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

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+Zn+HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+ZnCl_{2}}$

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

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+SiH_{4}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+SiH_{3}Cl}$

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

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+RSnH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+RSnH_{2}Cl}$

Αντιδράσεις προσθήκης

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH₂=CH₂) παράγει 3-μεθυλο-1-χλωρο-βουτάνιο (CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂Cl):

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{2}CHCH_{2}CH_{2}Cl}$

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 3-μεθυλο-1-χλωρο-1-βουτένιο (CH₃CH₂CH₂CH=CHCl):

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

3. Η αντίδραση του 2-χλωροπροπανίου 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:

$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CHClCH_{3}{\xrightarrow {}}RCH_{2}ClCH=CHCH_{2}CH(CH_{3})_{2}}$ (1,4-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CHClCH_{3}{\xrightarrow {}}RCH=CHCHClCH_{2}CH(CH_{3})_{2}}$ (1,2-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CHClCH_{3}{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}RCHFCH(CH(CH_{3})_{2})CH=H_{2}+{\frac {1}{2}}RCH(CH(CH_{3})_{2})CHClCH=CH_{2}}$ (3,4-προσθήκη)

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

$\mathrm {+CH_{3}CHClCH_{3}{\xrightarrow {}}(CH_{3})_{2}CHCH_{2}CH_{2}CH_{2}Cl}$

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

$\mathrm {+CH_{3}CHClCH_{3}{\xrightarrow {}}ClCH_{2}CH_{2}OCH(CH_{3})_{2}}$

Αντίδραση απόσπασης

Με αντίδραση απόσπασης υδροχλωρίου (HCl) από 2-χλωροπροπάνιο παράγεται προπένιο:

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}CH_{3}CH=CH_{2}+NaCl+H_{2}O}$

Παρεμβολή καρβενίων

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

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{3}+CH_{3}Br+KOH\xrightarrow {} {\frac {6}{7}}CH_{3}CH_{2}CHClCH_{2}Cl+{\frac {1}{7}}(CH_{3})_{3}CCl_{2}+KBr+H_{2}O}$

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

1. Παρεμβολή στους έξι (6) δεσμούς C_#1,#3H₂-H. Παράγεται 2-χλωροβουτάνιο.

2. Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό C_#2-H: 2. Παράγεται 2,2-διχλωροπροπάνιο.

Προκύπτει επομένως μείγμα 2-χλωροβουτανίου ~86%, 2,2-διχλωροπροπανίου 14%.

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