3-φθοροπροπίνιο

3-φθοροπροπίνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	3-φθοροπροπίνιο 3-φθοροπροπίνιο
Άλλες ονομασίες	(Φθορομεθυλο)ακετυλένιο Προπαργυλοφθορίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H3F
Μοριακή μάζα	58,05426 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	FCH2C ≡ CH
SMILES	FCC#C
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	4 Προπινυλοφθορίδιο-3 Προπαδιενυλοφθορίδιο Κυκλοπροπυλενοφθορίδιο-1 Κυκλοπροπυλενοφθορίδιο-3
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το προπιν-3-υλοφθορίδιο ή 3-φθοροπροπίνιο ή (φθορομεθυλο)ακετυλένιο ή προπαργυλοφθορίδιο είναι η οργανική χημική ένωση με μοριακό τύπο C₃H₃F και ημισυντακτικό FCH₂C≡CH. Ανήκει στα αλκινυλοαλογονίδια, δηλαδή στα άκυκλα με ένα τριπλό δεσμό, οργανομονοαλογονίδια. Τα δυο (2) άτομα άνθρακα του τριπλού δεσμού βρίσκονται σε υβριδισμό sp και συνδέονται με τριπλό δεσμό, δηλαδή ένα (1) σ και δύο (2) π. Έχει τα ακόλουθα τέσσερα (4) ισομερή θέσης:

1. 1-φθοροπροπίνιο.
2. Φθοροπροπαδιένιο.
3. 1-φθοροκυκλοπροπένιο.
4. 3-φθοροκυκλοπροπένιο.

Μοριακή δομή

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C1-H	σ	2sp-1s	92 pm	3% C- H+
C3-H	σ	2sp3-1s	109 pm	3% C- H+
C≡C	σ	2sp-2sp	120 pm
	π	2py-2py
	π	2pz-2pz
C-C	σ	2sp3-2sp	137 pm
C-F	σ	2sp3-2sp3	139 pm	43% C+ F-

Παραγωγή

Με απόσπαση υδραλογόνων

Με απόσπαση δύο μορίων υδραλογόνου από 1,1-διαλο-3-φθοροπροπάνιο, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), με καλύτερα αποτελέσματα αν τα άλλα αλογόνα δεν είναι κι εκείνα φθόριο, παράγεται 3-φθοροπροπίνιο.:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}CHX_{2}+2NaOH{\xrightarrow {}}FCH_{2}C\equiv CH+2NaX+2H_{2}O}$

Με απόσπαση αλογόνου

Με απόσπαση δύο μορίων αλογόνου από 1,1,2,2-τετραλο-3-φθοροπροπάνιο, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται προπινυλοφθορίδιο-3. Καλύτερη απόδοση αν τα άλλα αλογόνα δεν είναι κι εκείνα φθόριο:

$\mathrm {\mathrm {FCH_{2}CX_{2}CHX_{2}+2Zn{\xrightarrow {}}FCH_{2}C\equiv CH+2ZnX_{2}} }$

Από 3-χλωροπροπίνιο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε 3-χλωροπροπίνιο παράγεται 3-φθοροπροπίνιο:

$\mathrm {ClCH_{2}C\equiv CH+{\frac {1}{2}}Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}Hg_{2}Cl_{2}\downarrow +FCH_{2}C\equiv CH}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

• Παρέχει δυνατότητες προσθήκης στο τριπλό του δεσμό, όσο και υποκατάστασης με το αλογόνο του, αν και το οποίο είναι το χειρότερο για τέτοιες αντιδράσεις.

Αντιδράσεις προσθήκης

Ενυδάτωση

Με επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση) σε 3-φθοροπροπίνιο, παρουσία ιόντων υδραργύρου (Hg), παράγεται φθοροπροπανόνη (CH₃COCH₂F) :

$\mathrm {FCH_{3}C\equiv CH+H_{2}O{\xrightarrow[{H_{2}SO_{4}}]{Hg^{2+}}}FCH_{2}COCH_{3}}$

• Ενδιάμεσα παράγεται 3-φθορο-1-προπεν-2-όλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται προς φθοροπροπανόνη.

Προσθήκη υπαλογονώδους οξέος

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε 3-φθοροπροπίνιο παράγεται 1-αλο-3-φθοροπροπανόνη:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+HOX{\xrightarrow {}}FCH_{2}COCH_{2}X}$

• Το HOX παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:

$\mathrm {2H_{2}O+X_{2}{\xrightarrow {}}2HOX}$

• Ενδιάμεσα παράγεται 1-αλο-3-φθορο-1-προπεν-1-όλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε 1-αλο-3-φθοροπροπανόνη.
• Τα παραπάνω ισχύουν εφόσον X≠F. Γιατί αν X=F, τότε παράγεται 2,3-διφθοροπροπανάλη:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+HOF\xrightarrow {} FCH_{2}C(F)=CHOH\xrightarrow {} FCH_{2}CHFCHO}$

Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση 3-φθοροπροπινίου σχηματίζεται αρχικά αλλυλοφθορίδιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου) 1-φθοροπροπάνιο.:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+H_{2}{\xrightarrow {Ni\;{\acute {\eta }}\;Pd\;{\acute {\eta }}\;Pt}}FCH_{2}CH=CH_{2}{\xrightarrow[{+H_{2}}]{Ni\;{\acute {\eta }}\;Pd\;{\acute {\eta }}\;Pt}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}F}$

Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X₂) (αλογόνωση) 3-φθοροπροπίνιο έχουμε προσθήκη στον τριπλό δεσμό. Παράγεται αρχικά 1,2-διαλο-3-φθοροπροπένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια αλογόνου) 1,1,2,2-τετραλο-3-φθοροπροπάνιο.:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+X_{2}{\xrightarrow {CCl_{4}}}FCH_{2}CX=CHX{\xrightarrow[{+X_{2}}]{CCl_{4}}}FCH_{2}CX_{2}CHX_{2}}$

Υδραλογόνωση

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε 3-φθοροπροπίνιο παράγεται αρχικά 1-αλο-3-φθοροπροπένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδραλογόνου) 2,2-διαλο-1-φθοροπροπάνιο.:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+HX{\xrightarrow {}}FCH_{2}CX=CH_{2}{\xrightarrow {+HX}}CH_{3}CX_{2}CH_{2}F}$

Υδροκυάνωση

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε 3-φθοροπροπίνιο παράγεται (φθορομεθυλο)προπενονιτρίλιο:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+HCN{\xrightarrow {}}CH_{2}=CH(CH_{2}F)CN}$

Προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα και ύδατος

1. Με προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και νερού (H₂O), παράγεται 4-φθορο-2-βουτενικό οξύ:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+CO+H_{2}O{\xrightarrow {}}FCH_{2}CH=CHCOOH}$

2. Με προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και αλκοόλης (ROH), παράγεται 4-φθορο-2-βουτενικός αλκυλεστέρας:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+CO+ROH{\xrightarrow {}}FCH_{2}CH=CHCOOR}$

Διυδροξυλίωση

Η διυδροξυλίωση 3-φθοροπροπινίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη H₂O₂ και παράγει 1-υδροξυ-3-φθοροπροπανόνη:

1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO₄). Π.χ.:

$\mathrm {5FCH_{2}C\equiv CH+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}\xrightarrow {} 5FCH_{2}C(OH)=CHOH+4MnO+2K_{2}SO_{4}+2H_{2}O} <br/>\mathrm {FCH_{2}C(OH)=CHOH\xrightarrow {} FCH_{3}COCH_{2}OH}$

2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+H_{2}O_{2}{\xrightarrow {RCOOH}}FCH_{2}C(OH)=CHOH}$
$\mathrm {FCH_{2}C(OH)=CHOH{\xrightarrow {}}FCH_{3}COCH_{2}OH}$

• Ενδιάμεσα παράγεται 3-φθορο-1-προπεν-1,2-διόλη (ασταθής ενόλη) που ισομερειώνεται σε 1-υδροξυ-3-φθοροπροπανόνη.

Προσθήκη αλκοολών

Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε 3-φθοροπροπίνιο παράγεται αλκυλο[(φθορομεθυλο)αιθενυλο]αιθέρας:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+ROH{\xrightarrow {\triangle }}CH_{2}=C(CH_{2}F)OR}$

Προσθήκη καρβοξυλικών οξέων

Με επίδραση καρβοξυλικών οξέων (RCOOH) σε 3-φθοροπροπίνιο παράγεται καρβοξυλικός [(φθορομεθυλο)αιθενυλο]εστέρας:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+RCOOH{\xrightarrow {}}RCOOC(CH_{2}F)=CH_{2}}$

Οζονόλυση

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε 3-φθοροπροπίνιο, παράγεται αρχικά ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε οξοφθοροπροπανάλη:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+{\frac {2}{3}}O_{3}{\xrightarrow {H_{2}O}}FCH_{2}COCHO}$

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO₄) παράγεται οξοφθοροπροπανικό οξύ:

$\mathrm {5FCH_{2}C\equiv CH+8KMnO_{4}+4H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}5FCH_{2}COCOOH+8MnO_{2}+4K_{2}SO_{4}+4H_{2}O}$

Αντιδράσεις υποκατάστασης φθορίου

Υποκατάσταση φθορίου από υδροξύλιο

Υδρόλυση με αραιό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) προς 2-προπιν-1-όλη:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+NaOH{\xrightarrow {-NaF}}HC\equiv CCH_{2}OH}$

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς αλκυλο-2-προπινυλοαιθέρα:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+RONa{\xrightarrow {}}HC\equiv CCH_{2}OR+NaF}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς αλαδιίνιο. Π.χ.:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+RC\equiv CNa{\xrightarrow {}}RC\equiv CCH_{2}C\equiv CH+NaF}$

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβοξυλικά άλατα (RCOONa) προς καρβοξυλικό προπιν-3-υλεστέρα (RCOOC≡CCH₃):

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv C+RCOONa\xrightarrow {} RCOOCH_{2}C\equiv CH+NaF}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς βουτινονιτρίλιο:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+NaCN{\xrightarrow {}}HC\equiv CCH_{2}CN+NaF}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) προς αλκίνιο:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+RLi{\xrightarrow {}}RCH_{2}C\equiv CH+LiF}$

Υποκατάσταση από σουλφυδρύλιο

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) προς προπινοθειόλη :

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+NaSH{\xrightarrow {-NaF}}HC\equiv CCH_{2}SH}$

Υποκατάσταση από αλκυλοθειομάδα

Με θειολικό νάτριο (RSNa) προς αλκυλο-2-προπινυλοθειαιθέρα:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+RSNa{\xrightarrow {}}HC\equiv CCH_{2}SR+NaF}$

Υποκατάσταση από ιώδιο

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) προς 3-ιωδοπροπινίου:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+NaI{\xrightarrow {}}ICH_{2}C\equiv CH+NaF}$

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) προς 3-νιτροπροπίνιο (CH₃C≡CNO₂):

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}O_{2}NCH_{2}C\equiv CH+AgF}$

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται προπιν-3-υλολίθιο:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+2Li{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}LiCH_{2}C\equiv CH+LiF}$

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

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}FMgCH_{2}C\equiv CH}$

Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με αιθινυλίωση κατά Friedel-Crafts βενζολίου παράγεται 3-φαινυλοπροπίνιο:

$\mathrm {PhH+FCH_{2}C\equiv CH{\xrightarrow {AlF_{3}}}PhCH_{2}C\equiv CH+HF}$

Επίδραση καρβενίων

Τα καρβένια, όπως το μεθυλένιο, δίνουν αντιδράσεις παρεμβολής στους δεσμούς C-Η ή και σχηματισμού κυκλοπροπενικού δακτυλίου με αντίδραση προσθήκης τους στον τριπλό δεσμό. Έτσι, με επίδραση μεθυλενίου σε 1-φθοροπροπίνιο σχηματίζονται 3-φθορο-1-βουτίνιο, 1-φθορο-2-βουτίνιο και 1-φθορομεθυκλοπροπένιο:

$\mathrm {FCH_{2}C\equiv CH+CH_{3}Cl+KOH\xrightarrow {} KCl+H_{2}O+{\frac {1}{2}}CH_{3}CHFC\equiv CH+{\frac {1}{4}}FCH_{2}C\equiv CCH+{\frac {1}{4}}}$

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

1. Παρεμβολή στους δυο (2) CΗ-H: Προκύπτει 3-φθορο-1-βουτίνιο, ένα φθοροαλκίνιο.

2. Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό C-H: Προκύπτει 1-φθορο-2-βουτίνιο.

3. Προσθήκη στον έναν (1) τριπλό δεσμό: Προκύπτει 2-μεθυλο-1-φθοροκυκλοπροπένιο, ένα φθοροκυκλοαλκένιο.

• Προκύπτει επομένως μείγμα 3-φθορο-1-βουτίνιου 50%, 1-φθορο-2-βουτίνιο 25% και 2-φθορομεθυλουκλοπροπένιο 25%.
• Με τη χρήση μεθυλενοδιιωδιδίου (CH₂I₂) και ψευδαργύρου (Zn) επικρατεί η προσθήκη, οπότε είναι:

$\mathrm {HC\equiv CF+CH_{2}I_{2}+Zn{\xrightarrow {}}ZnI_{2}+}$

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