3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο
Άλλες ονομασίες 3-μεθυλο-2-βουτυλοφθορίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C5H11F
Μοριακή μάζα 90,14 amu[1]
Σύντομος
συντακτικός τύπος
(CH3)2CHCHFCH3
Συντομογραφίες iPrCHFMe
Αριθμός CAS 62108-95-6
SMILES CC(F)C(C)C
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 7
1-φθοροπεντάνιο
2-φθοροπεντάνιο
3-φθοροπεντάνιο
2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο
3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο
2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο
διμεθυλοφθοροπροπάνιο
Οπτικά ισομερή 2
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

To 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο ή 3-μεθυλο-2-βουτυλοφθορίδιο, σε δύο (2) οπτικά ισομερή[2], είναι ένα αλκυλογονίδιο. Με βάση το χημικό τύπο του, C5H11F, έχει τα ακόλουθα επτά (7) ισομερές θέσης:

  1. 1-φθοροπεντάνιο.
  2. 2-φθοροπεντάνιο.
  3. 3-φθοροπεντάνιο.
  4. 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
  5. 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.
  6. 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.
  7. Διμεθυλοφθοροπροπάνιο.

Πίνακας περιεχομένων

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ονομασία «3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «βουτ-» δηλώνει την παρουσία τεσσάρων (4) ατόμων άνθρακα ανά κύρια αλυσίδα 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 πρόθεμα «φθορο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου φθορίου ανά μόριο της ένωσης. Το αρχικό πρόθεμα «μεθυλο-» δηλώνει την παρουσία διακλάδωσης ενός ατόμου άνθρακα. Ο αριθμός θέσης «-2-», δηλώνει τον αριθμό θέσης του ατόμου του άνθρακα με το οποίο ενώνεται το άτομο του φθορίου, για να διαχωριστεί η ένωση από την ισομερή της 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο. Για το αρχικό πρόθεμα επίσης χρειάζεται ο αριθμός θέσης 3-, γιατί και η θέση #2 είναι διαθέσιμη και επομένως δεν εννοείται. Τέλος το πρόθεμα μέθυλο- προτάσσεται του προθέματος φθορο-, γιατί μ < φ, σύμφωνα με την ελληνική αλφαβητική σειρά. Σημειώνεται ότι η αγγλόφωνη ονομασία της ένωσης είναι 2-fluoro-3-methylbutane, γιατί σύμφωνα με την αγγλική αλφάβητο είναι f < m. Σημειώνεται ακόμη, ότι η αρίθμηση της κύριας ανθρακικής αλυσίδας αρχίζει από την πλευρά του ατόμου του φθορίου, γιατί θεωρείται σημαντικότερο υποκατάστατο από το μεθύλιο.

Μοριακή δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμοί[3]
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-F σ 2sp3-2sp3 139 pm 43% C+ F-
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
F -0,43
H +0,03
C#2 +0,40
C#1,#4,#1΄ -0,09
C#3 -0,03

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με φωτοχημική φθορίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με φωτοχημική φθορίωση μεθυλοβουτάνιου παράγεται μίγμα 3-μεθυλο-2-φθοροβουτανίου, 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιου, 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιου και 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιου[4]:

  • Όπου a + b + c + d = 1.
  • Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυφθοροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας μεθυλοβουτανίου.
  • Η μέθοδος δεν είναι χρήσιμη αν επιθυμείται το ένα μόνο ισομερές, αφού είναι σχετικά δύσκολος διαχωρισμός.

Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδροφθορίου (HF) σε 3-μεθυλο-2-βουτανόλη ((CH3)2CHCH(OH)CH3)[5]:

  • Συνήθως το υδροφθόριο παρασκευάζεται επιτόπου με την αντίδραση:

Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε 3-μεθυλο-2-χλωροβουτάνιο ((CH3)2CHCHClCH3)[6][7]:

Με προσθήκη υδροφθορίου σε 3-μεθυλο-1-βουτένιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με προσθήκη υδρφθορίου σε 3-μεθυλο-1-βουτένιο παράγεται 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο[8]:

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδράσεις υποκατάστασης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Οι αντιδράσεις είναι πολύ πιο αργές σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αλκυλαλογονίδια των άλλων αλογόνων, γιατί ο μηχανισμός που επικρατεί σ' αυτές τις αντιδράσεις υποκαταστάσεως είναι ο SN2.

Υποκατάσταση από υδροξύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κατά την υδρόλυσή του με εναιώρημα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) σχηματίζεται 3-μεθυλο-2-βουτανόλη ((CH3)2CHCH(OH)CH3)[9]:

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει 2-αλκοξυ-3-μεθυλοβουτάνιο ((CH3)2CHCH(OR)CH3)[9]:

Υποκατάσταση από αλκινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο (RC≡CCH(CH3)CH(CH3)2). Π.χ.[9]:

Υποκατάσταση από ακύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό (1,2-διμεθυλοπροπυλ)εστέρα (RCOOCH(CH3)CH(CH3)2)[9]:

Υποκατάσταση από κυάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει 2,3-διμεθυλοβουτανονιτρίλιο ((CH3)2CHCH(CN)CH3)[9]:

Υποκατάσταση από αλκύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο[9]:

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει 3-μεθυλο-2-βουτανοθειόλη ((CH3)2CHCH(SH)CH3)[9]:

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει 2-αλκυλοθειο-3-μεθυλοβουτάνιο ((CH3)2CHCH(SR)CH3)[9]:

Υποκατάσταση από ιώδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει 2-ιωδο-3-μεθυλοβουτάνιο ((CH3)2CHCHICH3)[9]:

Υποκατάσταση από αμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αμμωνία (NH3) σχηματίζει 3-μεθυλο-2-βουταναμίνη ((CH3)2CHCH(NH2)CH3)[9]:

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH2) σχηματίζει N-αλκυλο-3-μεθυλο-2-βουταναμίνη (RNHCH(CH3)CH(CH3)2)[9]:

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει N,N-διαλκυλο-3-μεθυλο-2-βουταναμίνη [R'N(CH(CH3)CH(CH3)2)R][9]:

Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει φθοριούχο N,N,N-τριαλκυλο(1,2-διμεθυλοπροπυλ)αμμώνιο [R'N(CH(CH3)CH(CH3)2)(R)R"]F}[10]:

Υποκατάσταση από φωσφύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με φωσφίνη σχηματίζει 3-μεθυλο-2-βουτανοφωσφαμίνη[11]:

Υποκατάσταση από νιτροομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) σχηματίζει 3-μεθυλο-2-νιτροβουττάνιο ((CH3)2CHCH(NO2)CH3)[12]:

Υποκατάσταση από φαινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται 3-μεθυλο-2-φαινυλοβουτάνιο:

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με λίθιο (Li σχηματίζει 1,2-διμεθυλοπροπυλολίθιο[13]:

2. Με μαγνήσιο (Mg) σχηματίζει 3-μεθυλο-2-βουτυλομαγνησιοφθορίδιο[14]:

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται μεθυλοβουτάνιο[15]:

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται μεθυλοβουτάνιο[16]:

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται μεθυλοβουτάνιο[17]:

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.[18]:

Αντιδράσεις προσθήκης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 3,4-διμεθυλο-1-φθοροπεντάνιο ((CH3)2CHCH(CH3)CH2CH2F)[19]:

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 3,4-διμεθυλο-1-φθορο-1-πεντένιο ((CH3)2CHCH(CH3)CH=CHF)[20]:

3. Η αντίδραση του 3-μεθυλο-2-φθοροβουτανίου 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[21]:

(1,4-προσθήκη)
(1,2-προσθήκη)
(3,4-προσθήκη)

4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 4,5-διμεθυλο-1-φθορεξάνιο[22]:

κυκλοπροπάνιο

5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει 1-(1΄,2΄-διμεθυλοπροποξυ)-2-φθοραιθάνιο[23]:

Ethylene oxide.svg

Αντίδραση απόσπασης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με απόσπαση υδροφθορίου (HF) από 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο παράγεται μίγμα 3-μεθυλο-1-βουτένιου και μεθυλο-2-βουτένιου[24]:

Παρεμβολή καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Τα καρβένια (π.χ. [:CH2]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε[25]:

  • Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
1. Παρεμβολή στους έξι (6) δεσμούς C#4,#1΄H2-H. Παράγεται 3-μεθυλο-2-φθοροπεντάνιο.
2. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C#1H2-H: Παράγεται 2-μεθυλο-3-φθοροπεντάνιο.
3. Παρεμβολή ένα (1) δεσμό C#2-H: Παράγεται 2,3-διμεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
4. Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό C#3-H: Παράγεται 3,3-διμεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.

Προκύπτει επομένως μίγμα 3-μεθυλο-1-φθοροπεντάνιου ~54%, 2-μεθυλο-3-φθοροπεντάνιου ~27%, 2,3-διμεθυλο-1-φθοροβουτάνιου ~9% και 3,3-διμεθυλο-1-φθοροβουτάνιου ~9%.

Σημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Διαδικτυακός τόπος NIST
  2. Το #2 άτομο άνθρακα είναι οπτικά ενεργό κέντρο, αφού είναι συνδεμένο με τέσσερεις (4) διαφορετικές «ρίζες»: H, F, CH3 και CH3CHCH3.
  3. 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.
  4. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.2.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.1, R = (CH3)2CHCHCH3, X = F.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
  7. Πραγματοποιείται και με υποκατάσταση βρωμίου ή ιωδίου, αλλά πιο αργά και δύσκολα.
  8. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, για Ε = H και Nu = F.
  9. 9,00 9,01 9,02 9,03 9,04 9,05 9,06 9,07 9,08 9,09 9,10 9,11 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2.Α, R = (CH3)2CHCHCH3, X = F.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.3.Α1, R = (CH3)2CHCHCH3, X = F.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = (CH3)2CHCHCH3, X = F.
  13. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, §5.1. σελ.82
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5, R = (CH3)2CHCHCH3, X = F.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3α, R = (CH3)2CHCHCH3, X = F.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = (CH3)2CHCHCH3, X = F.
  17. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  18. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.
  19. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, για Ε = (CH3)2CHCHCH3 και Nu = F.
  20. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκίνια και για Ε = (CH3)2CHCHCH3 και Nu = F με βάση και την §8.1, σελ. 114-116.
  21. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκαδιένια και για Ε = (CH3)2CHCHCH3 και Nu = F με βάση και την §8.2, σελ. 116-117.
  22. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για κυκλοαλκάνια και για Ε = (CH3)2CHCHCH3 και Nu = F σε συνδυασμό με Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §1.2., σελ. 22-25
  23. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = F.
  24. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.
  25. 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
  • Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985