Φθοραιθένιο

Ονοματολογία

Η ονομασία «φθοραιθένιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα: Η ονομασία διαιρείται σε δύο (2) κύρια τμήματα: Το δεξί αναφέρεται στη δομή της «κύριας ανθρακικής» αλυσίδας που φέρει την «κύρια χαρακτητιστική ομάδα», εφόσον υπάρχει και προβλέπεται γι' αυτήν χαρακτηριστική κατάληξη, ενώ το αριστερό στους «υποκαταστάτες» (δηλαδή τυχόν «δευτερεύουσες χαρακτηριστικές ομάδες» ή και κύριες χαρακτηριστικές ομάδες για τις οποίες δεν έχουν προβλεδθεί χαρακτηριστικές καταλήξεις) ή και τις «διακλαδώσεις» (δηλαδή τυχόν δευτερεύουσες ανθρακικές αλυσίδες). Στη συγκεκριμένη ένωση, υπάρχει το αρχικό πρόθεμα «φθορ(ο)-» που δηλώνει την ύπαρξη ενός (1) ατόμου φθορίου ως κύριας χαρακτηριστικής ομάδας αλλά χωρίς προβλεπόμενη κατάληξη. Ως προς το τμήμα που αφορά την κύρια ανθρακική αλυσιδα ισχύουν τα ακόλουθα: το πρόθεμα «αιθ-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-εν-» δείχνει την παρουσία ενός (1) διπλού δεσμού μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει κύρια χαρακτηριστική ομάδα και προβλεπόμενη χαρακτηριστική κατάληξη.
Ο κωδικός HFC-1141 παράγεται ως εξής: Το HFC προέρχεται από την αγγλόφωνη λέξη HydroFluoroCarbon. Το πρώτο ψηφίο σημαίνει ότι η ένωση περιέχει ένα (1) διπλό δεσμό. Το δεύτερο ψηφίο (1) σημαίνει ότι η ένωση περιέχει 1+1 = 2 άτομα άνθρακα (ανά μόριο). Το τρίτο ψηφίο (4) σημαίνει ότι η ένωση περιέχει 4 - 1 = 3 άτομα υδρογόνου. Και, τέλος, το τελευταίο ψηφίο (1), σημαίνει ότι η ένωση περιέχει ένα (1) άτομο φθορίου.

Παραγωγή

Η παραγωγή του αναφέρθηκε για πρώτη φορά το 1901 από το Φρέντερικ Σβαρτς (Frédéric Swarts), ένα Βέλγο χημικό, που ήταν επίσης ο πρώτος που παρήγαγε ένα φθοροχλωράνθρακα (CFC) το 1892. Ο Σβαρτς χρησιμοποιήσε την αντίδραση του ψευδαργύρου με 2-βρωμο-1,1-διφθοραιθάνιο:

Βιομηχανικές μέθοδοι

Στις μέρες μας παράγεται βιομηχανικά με δυο τρόπους:
1. Προσθήκη υδροφθορίου σε αιθίνιο, με χρήση υδραργύρου ως καταλύτη:
2. Με απόσπαση υδροχλωρίου από 1-φθορο-1-χλωραιθάνιο:

Από αλοφθοραιθάνιο

Με απόσπαση ενός ισοδυνάμου υδραλογόνου από 1-αλο-1-φθοροαιθάνιο ή 1-αλο-2-φθοροαιθάνιο, με καλύτερα αποτελέσματα αν το άλλο αλογόνο δεν είναι κι εκείνο φθόριο, παράγεται βινυλοφθορίδιο:

Με αφυδάτωση 2-φθοροαιθανόλης

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-φθοροαιθανόλης παράγεται βινυλοφθορίδιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηηλές θερμοκρασίες, >150 °C:

Με απόσπαση αλογόνου

Με απόσπαση αλογόνου (X₂) από 1,2-διαλο-1-φθοροαιθάνιο παράγεται βινυλοφθορίδιο. Καλύτερη απόδοση αν τα άλλα αλογόνα δεν είναι κι εκείνα φθόριο:

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση

Με μερική καταλυτική υδρογόνωση φθοροαιθινίου παράγεται βινυλοφθορίδιο

Από βινυλοχλωρίδιο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε βινυλοχλωρίδιο παράγεται βινυλοφθορίδιο:

Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση βινυλοφθοριδίου σχηματίζεται αιθυλοφθορίδιο. Π.χ.:

Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X₂) (αλογόνωση) σε βινυλοφθορίδιο έχουμε προσθήκη στο διπλό δεσμό. Παράγεται 1,2-διαλο-1-φθοροαιθάνιο. Π.χ.:

Υδραλογόνωση

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε βινυλοφθορίδιο παράγεται 1-αλο-1-φθοροαιθάνιο:

Υδροκυάνωση

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε βινυλοφθορίδιο παράγεται 2-φθοροπροπανονιτρίλιο:

Οζονόλυση

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε προπένιο, παράγεται ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε μεθανάλη και φορμυλοφθορίδιο:

Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO₄) παράγονται μεθανικό οξύ και φθορομεθανικό οξύ:

Προσθήκη αλδεΰδών ή κετονών κατά Prins

Με επίδραση περίσσειας αλδευδών ή κετονών σε βινυλοφθορίδιο απουσία νερού, σε χαμηλή θερμοκρασία παράγεται παράγωγο διοξανίου. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται σχεδόν ισομοριακό μίγμα 4-φθορο-1,3-διοξάνιου και 5-φθορο-1,3-διοξάνιου:

Αντίδραση Diels–Adler

Κατά την επίδραση αλκαδιενίου (διένιου) σε βινυλοφθορίδιο (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη (αντίδραση Diels–Adler) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοεξενίου. Π.χ. με βουταδιένιο-1,3 παίρνουμε 4-φθοροκυκλοεξένιο:

Αντίδραση Pauson-Khand

Κατά την επίδραση αλκίνια και μονοξειδίου του άνθρακα σε βινυλοφθορίδιο έχουμε την ονομαζόμενη αντίδραση Pauson-Khand που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοπεντόνης. Π.χ. με αιθίνιο παράγονται 4-φθοροκυκλοπεντεν-2-όνη και 5-φθοροκυκλοπεντεν-2-όνη:

Αντιδράσεις υποκατάστασης του φθορίου

O δεσμός C-F είναι (γενικά) πολύ ισχυρός για να επιτρέψει την ποσοτική υποκατάσταση του φθορίου, εκτός από ελάχιστες περιπτώσεις.

Υποκατάσταση από χλώριο

Με επίδραση χλωριούχου ασβεστίου σε φθοραιθένιο παράγεται χλωραιθένιο:

Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται στυρόλιο:

Υποκατάσταση από μέταλλα

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται βινυλολίθιο:
2. Με μαγνήσιο (Mg) παράγεται βινυλομαγνησιοφθορίδιο (αντιδραστήριο Grignard):

Απόσπαση του υδροφθορίου

Με επίδραση διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) σε αλκοόλη αφυδροφθοριώνεται προς αιθίνιο:

Ασφάλεια

Το φθοραιθένιο ταξινομείται από καρκινογόνο κατηγορίας 2Α από το Διεθνή Οργανισμό Ερευνών για τον Καρκίνο. Η συγκεκριμένη ταξινόμιση σημαίνει ότι η ένωση «είναι πιθανό να προξενήσει καρκίνο».