3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο
3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο | |
---|---|
Γενικά | |
Όνομα IUPAC | 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο |
Άλλες ονομασίες | 3-μεθυλο-1-βουτυλοφθορίδιο |
Χημικά αναγνωριστικά | |
Χημικός τύπος | C5H11F |
Μοριακή μάζα | 90,14 amu[1] |
Σύντομος συντακτικός τύπος |
CH3CH2CH(CH3)CH2F |
Συντομογραφίες | iBuCH2F |
Αριθμός CAS | 407-06-7 |
SMILES | FCCC(C)C |
Ισομέρεια | |
Ισομερή θέσης | 7 1-φθοροπεντάνιο 2-φθοροπεντάνιο 3-φθοροπεντάνιο 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο διμεθυλοφθοροπροπάνιο |
Φυσικές ιδιότητες | |
Χημικές ιδιότητες | |
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa). |
To 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο ή 3-μεθυλο-1-βουτυλοφθορίδιο είναι ένα αλκυλογονίδιο. Με βάση το χημικό τύπο του, C5H11F, έχει τα ακόλουθα επτά (7) ισομερές θέσης:
- 1-φθοροπεντάνιο.
- 2-φθοροπεντάνιο.
- 3-φθοροπεντάνιο.
- 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
- 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
- 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.
- Διμεθυλοφθοροπροπάνιο.
Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Η ονομασία «3-μεθυλο-1-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 «-1-», 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-2-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 1-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. Άλλωστε η σωστή αρίθμηση, 1 για το φθόριο και 3 για το μεθύλιο, δίνει άθροισμα μικρότερο από τη λανθασμένη, 4 για το φθόριο και 2 για το μεθύλιο, αφού 1 + 3 = 4 < 6 = 4 + 2.
Μοριακή δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Δεσμοί[2] | ||||
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#1 | +0,37 | |||
C#4,#1΄ | -0,09 | |||
C#2 | -0,06 | |||
C#3 | -0,03 |
Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με φωτοχημική φθορίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με φωτοχημική φθορίωση μεθυλοβουτάνιου παράγεται μίγμα 3-μεθυλο-1-φθοροβουτανίου, 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιου, 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιου και 2-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιου[3]:
- 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-1-βουτανόλη ((CH3)2CHCH2CH2OH)[4]:
- Συνήθως το υδροφθόριο παρασκευάζεται επιτόπου με την αντίδραση:
Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε 3-μεθυλο-1-χλωροβουτάνιο ((CH3)2CHCH2CH2Cl)[5][6]:
Με προσθήκη 2-φθοροπροπανίου σε αιθένιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με προσθήκη 2-φθοροπροπάνιου σε αιθένιο παράγεται 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο[7]::
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-1-βουτανόλη ((CH3)2CHCH2CH2OH)[8]:
Υποκατάσταση από αλκοξύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει 1-αλκοξυ-3-μεθυλοβουτάνιο ((CH3)2CHCH2CH2OR)[8]:
Υποκατάσταση από αλκινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο (RC≡CCH2CH2CH(CH3)2). Π.χ.[8]:
Υποκατάσταση από ακύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό (3-μεθυλοβουτυλ)εστέρα (RCOOCH2CH2CH(CH3)2)[8]:
Υποκατάσταση από κυάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει 4-μεθυλοπεντανονιτρίλιο ((CH3)2CHCH2CH2CH2CN)[8]:
Υποκατάσταση από αλκύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο[8]:
Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει 3-μεθυλο-1-βουτανοθειόλη ((CH3)2CHCH2CH2SH)[8]:
Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει 1-αλκυλοθειο-2-μεθυλοβουτάνιο (RSCH2CH2CH(CH3)2)[8]:
Υποκατάσταση από ιώδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει 1-ιωδο-3-μεθυλοβουτάνιο ((CH3)2CHCH2CH2I)[8]:
Υποκατάσταση από αμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με αμμωνία (NH3) σχηματίζει 3-μεθυλο-1-βουταναμίνη ((CH3)2CHCH2CH2NH2)[8]:
Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH2) σχηματίζει N-αλκυλο-3-μεθυλο-1-βουταναμίνη (RNHCH2CH2CH(CH3)2)[8]:
Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει N,N-διαλκυλο-3-μεθυλο-1-βουταναμίνη [R'N(CH2CH2CH(CH3)2)R][8]:
Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει φθοριούχο N,N,N-τριαλκυλο(3-μεθυλοβουτυλ)αμμώνιο [R'N(CH2CH2CH(CH3)2)(R)R"]F}[9]:
Υποκατάσταση από φωσφύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με φωσφίνη σχηματίζει 3-μεθυλο-1-βουτανοφωσφαμίνη[10]:
Υποκατάσταση από νιτροομάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) σχηματίζει 3-μεθυλο-1-νιτροβουτάνιο ((CH3)2CHCH2CH2NO2)[11]:
Υποκατάσταση από φαινύλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται 3-μεθυλο-1-φαινυλοβουτάνιο:
Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
1. Με λίθιο (Li σχηματίζει 3-μεθυλοβουτυλολίθιο[12]:
2. Με μαγνήσιο (Mg) σχηματίζει 3-μεθυλο-1-βουτυλομαγνησιοφθορίδιο[13]:
Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται μεθυλοβουτάνιο[14]:
2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται μεθυλοβουτάνιο[15]:
3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται μεθυλοβουτάνιο[16]:
4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.[17]:
Αντιδράσεις προσθήκης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 5-μεθυλο-1-φθορεξάνιο ((CH3)2CHCH2CH2CH2CH2F)[18]:
2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 5-μεθυλο-1-φθορο-1-εξένιο ((CH3)2CHCH2CH2CH=CHF)[19]:
3. Η αντίδραση του 3-μεθυλο-1-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[20]:
(1,4-προσθήκη)
(1,2-προσθήκη)
(3,4-προσθήκη)
4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 6-μεθυλο-1-φθορεπτάνιο[21]:
5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει 1-(3΄-μεθυλοβουτοξυ)-2-φθοραιθάνιο[22]:
Αντίδραση απόσπασης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Με απόσπαση υδροφθορίου (HF) από 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο παράγεται 3-μεθυλο-1-βουτένιο[23]:
Παρεμβολή καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
- 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-1-φθοροπεντάνιο.
- 2. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C#1H-H: Παράγεται 4-μεθυλο-2-φθοροπεντάνιο.
- 3. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C#2H-H: Παράγεται 2,3-διμεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.
- 4. Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό C#3-H: Παράγεται 3,3-διμεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.
Προκύπτει επομένως μίγμα 3-μεθυλο-1-φθοροπεντάνιου ~54%, 4-μεθυλο-2-φθοροπεντάνιου ~18%, 2,3-διμεθυλο-1-φθοροβουτάνιου ~18% και 3,3-διμεθυλο-1-φθοροβουτάνιου ~9%.
Σημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
- ↑ Διαδικτυακός τόπος Landolt-Bornstein Substance/Propertiy Intex
- ↑ 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.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.2.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.1, R = (CH3)2CHCH2CH2, X = F.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
- ↑ Πραγματοποιείται και με υποκατάσταση βρωμίου ή ιωδίου, αλλά πιο αργά και δύσκολα.
- ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, για Ε = CH3CHCH3 και Nu = F.
- ↑ 8,00 8,01 8,02 8,03 8,04 8,05 8,06 8,07 8,08 8,09 8,10 8,11 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2.Α, R = CH2CH2CH(CH3)2, X = F.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.3.Α1, R = CH2CH2CH(CH3)2, X = F.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = CH2CH2CH(CH3)2, X = F.
- ↑ Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, §5.1. σελ.82
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5, R = CH2CH2CH(CH3)2, X = F.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3α, R = CH2CH2CH(CH3)2, X = F.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = CH2CH2CH(CH3)2, X = F.
- ↑ Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
- ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.
- ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, για Ε = CH2CH2CH(CH3)2 και Nu = F.
- ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκίνια και για Ε = CH2CH2CH(CH3)2 και Nu = F με βάση και την §8.1, σελ. 114-116.
- ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκαδιένια και για Ε = CH2CH2CH(CH3)2 και Nu = F με βάση και την §8.2, σελ. 116-117.
- ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για κυκλοαλκάνια και για Ε = CH2CH2CH(CH3)2 και Nu = F σε συνδυασμό με Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §1.2., σελ. 22-25
- ↑ Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = F.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.
- ↑ 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