Φθοραιθανάλη

Η φθοραιθανάλη ή φθορακεταλδεΰδη (αγγλικά: fluoroethanal) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και φθόριο, με μοριακό τύπο C2H3ΟF και ημισυντακτικό τύπο FCH2CHO. Είναι μια από τις απλούστερες αλαλδεΰδες, δηλαδή αλογονούχος αλδεΰδη.

Ισομέρεια 

Με βάση τον μοριακό της τύπο έχει τα ακόλουθα πέντε (5) ισομερή θέσης:
 Αιθανοϋλοφθορίδιο, ένα ακυλαλογονίδιο, με σύντομο συντακτικό τύπο CH3COF.
 Φθοροξυαιθένιο, ένας εστέρας του υποφθοριώδους οξέος (HOF),  με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=CHOF.
 1-φθοραιθενόλη, μια ασταθής αλενόλη, με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=C(F)OH, έλασσον ταυτομερές του αιθανοϋλοφθορίδιου.
 2-φθοραιθενόλη, σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή, μια ασταθής αλενόλη, με σύντομο συντακτικό τύπο FCH=CHOH, έλασσον ταυτομερές της φθοραιθανάλης.
 Φθοροξιράνιο, ένα αλογονοπαράγωγο του οξιρανίου.

Παραγωγή

Με καταλυτική οξείδωση (2-φθοραιθυλο)βενζόλιου 

Με καταλυτική οξείδωση (2-φθοραιθυλο)βενζόλιου (PhCH2CH2F) παράγεται φαινόλη (PhOH) και φθοραιθανάλη:

Με μερική οξείδωση 2-φθοραιθανόλης 

Με μερική οξείδωση 2-φθοραιθανόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου:

Με οζονόλυση 1,4-διφθορο-2-βουτένιου 

Με οζονόλυση 1,4-διφθορο-2-βουτενίου παράγεται τελικά φθοραιθανάλη:

Με επίδραση υπεριωδικού οξέως σε 1,4-διφθορο-2,3-βουτανοδιόλη 

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 1,4-διφθορο-2,3-βουτανοδιόλη παράγεται φθοραιθανάλη:

Από χλωραιθανάλη 

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε χλωραιθανάλη, παράγεται φθοραιθανάλη:

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 

 Η φθοραιθανάλη δρα σχεδόν αποκλειστικά ως αλδεΰδη, γιατί ο δεσμός C-F είναι πολύ σταθερός και είναι σχετικά δύσκολη, αν και όχι αδύνατη, η υποκατάσταση ή ή απόσπαση του φθορίου. Οι τυχόν τέτοιες (παράπλευρες) αντιδράσεις δεν αναφέρονται, όπως και τα προϊόντα τους που είναι πολύ μειοψηφικά.

Αντιδράσεις καρβονυλίου

Ταυτομέρεια με 2-φθοραιθενόλη 

Η φθοραιθανάλη βρίσκεται πάντα σε χημική ισορροπία με την ταυτομερή της 2-φθοραιθενόλη. Αυτή η χημική ισορροπία, μπορεί να καταλυθεί προς την επιθυμητή κατεύθυνση με παρουσία οξέων ή βάσεων:

 Το #2 άτομο άνθρακα συνδέεται με φθόριο, που είναι ηλεκτραρνητικότερο από το οξυγόνο, με το οποίο συνδέεται το #1. Έτσι, σε αντιδράσεις προσθήκης ενώσεων τύπου  δ+ABδ- σε αυτήν, το αποτέλεσμα είναι CH(F)BCH(A)OH.

Αναγωγή προς 2-φθοραιθανόλη 

Με καταλυτική υδρογόνωση, μπορεί να αναχθεί η 2-φθοραιθανάλη προς 2-φθοραιθανόλη:

Αναγωγή προς φθοραιθάνιο 

Μπορεί να αναχθεί προς φθοραιθάνιο με την μεθόδο Wolff-Kishner

Οξείδωση προς φθοραιθανικό οξύ 

Μπορεί να οξειδωθεί προς φθοραιθανικό οξύ;

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο:

2. Με τριοξείδιο του χρωμίου:

3. Με οξυγόνο:

4. Με αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου):

5. Με αντιδραστήρια Fehling:

 Οι αντιδράσεις #4-5 παρουσιάζονται απλοποιημένες και χρησιμοποιούνται γενικά για την ανίχνευση αλδεϋδομάδας (-CHO).

Προσθήκη ύδατος 

Με προσθήκη ύδατος σε φθοραιθανάλη παράγεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής 2-φθορο-1,1-αιθανοδιόλη:

Προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης 

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης παράγεται 2-φθορομεθυλο-1,3-διοξολάνιο:
 2-φθορομεθυλο-1,3-διοξολάνιο

Προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης 

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης παράγεται 2-φθορομεθυλο-1,3-διθειολάνιο:
 2-φθορομεθυλο-1,3-διθειολάνιο

 Το 2-φθορομεθυλο-1,3-διθειολάνιο μπορεί να υποστεί αποθείωση Raney με νικέλιο και υδρογόνο, σχηματίζοντας μίγμα από φθοραιθάνιο και αιθάνιο:
2-φθορομεθυλο-1,3-διθειολάνιο

Αντιδράσεις με αζωτούχες ενώσεις 

Αντιδρά με αρκετά είδη αζωτούχων ενώσεων του γενικού τύπου NH2A, όπου το A μπορεί να είναι υδρογόνο, αλκύλιο, υδροξύλιο, αμινοξάδα και διάφορα άλλα. Με βάση το γενικό τύπο η γενική αντίδραση είναι η ακόλουθη:

  Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:

1. Με αμμωνία παράγεται 2-φθοραιθανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = H:

2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται Ν-αλκυλο-2-φθοραιθανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R:

3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται 2-φθοραιθανοξίμη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH:

4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά 2-φθοραιθανυδραζόνη και με περίσσεια αιθανάλης δι(2-φθοραιθυλεν)αζίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH2:

5. Με φαινυλυδραζίνη παράγεαι 1-(2-φθοραιθυλενο)-2-φαινυλυδραζόνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHPh::

6. Με υδραζινομεθαναμίδιο παράγεται (2-(2-φθοραιθυλεν)υδραζινο)μεθαναμίδιο. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NCONH2:

Συμπύκνωση με δευτεροταγείς αμίνες 

Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (RNHR') παράγεται αρχικά 1-(διαλκυλαμινο)-2-φθοραιθανόλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει Ν,Ν-διαλκυλo-(2-φθορ)αιθεναμίνη:

Συμπύκνωση με «ενεργές» μεθυλενομάδες 

Με την επίδραση «ενεργών» μεθυλενομάδων, δηλαδή ενώσεων του γενικού τύπου XCH2Y, όπου X,Y ηλεκτραρνητικές ομάδες όπως π.χ. κυανομάδα (CN), καρβαλκοξυομάδα (COOR), έχουμε την αντίδραση Knoevenagel:

Συμπύκνωση με α-αλεστέρες 

Με επίδραση α-αλεστέρων (R'CHXCOOR) έχουμε την αντίδραση Darzen. Π.χ. με αλαιθανικό αλκυλεστέρα (XCH2COOR) τελικά παράγεται 1-καρβαλκοξυ-2-φθορομεθυλοξιράνιο:
 1-καρβαλκοξυ-2-φθορομεθυλοξιράνιο

Επίδραση φωσφοροϋλιδίων 

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph3P+C-(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 1,2-διαλκυλο-3-φθορο-1-προπένιο:

Προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων 

Είναι δυνατή η προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων στο διπλό δεσμό C=Ο που περιέχει η φθοραιθανάλη. Π.χ.::

1. Με προσθήκη υδροκυανίου παράγεται αρχικά 2-υδροξυ-3-φθοροπροπανονιτρίλιο, από το οποίο με υδρόλυση μπορεί να παραχθεί 2-υδροξυ-3-φθοροπροπανικό οξύ:
 

2. Με προσθήκη όξινου θειικού νατρίου παράγεται 1-υδροξυ-2-φθοραιθανοσουλφονικό οξύ:
 

3. Με προσθήκη αλκυλομαγνησιοαλογονιδίου (RMgX) παράγεται 1-αλκυλο-1-υδροξυ-2-φθοραιθανόλη:
 

4. Με προσθήκη πενταχλωριούχου φωσφόρου παράγεται 1,1-διχλωρο-2-φθοραιθάνιο:

Αλογόνωση 

Με επίδραση αλογόνου (X2) έχουμε προσθήκη του στην ταυτομερή 2-φθοραιθενόλη. Παράγεται αρχικά η ασταθής 1,2-διαλο-2-φθοραιθανόλη που αφυδραλογονώνεται σχηματίζοντας τελικά αλοφθοραιθανάλη:

Επίδραση υδραζωτικού οξέος 

Με επίδραση υδραζωτικού οξέος παράγεται φθοραιθανονιτρίλιο και φθορομεθυλαμινομεθανάλη:

Προσθήκη αλκοολών 

Με προσθήκη αλκοόλης (ROH) παράγεται αρχικά 1-αλκοξυ-2-φθοραιθανόλη και έπειτα, με περίσσεια αλκοόλης 1,1-διαλκοξυ-2-φθοραιθάνιο:

Τριμερισμός 

Με επίδραση οξέος μπορεί να υποστεί τριμερισμό προς 2,4,6-τρι(φθορομεθυλο)-1,3,5-τριοξάνιο:
 + 2,4,6-τρι(φθορομεθυλο)-1,3,5-τριοξάνιο

Αντίδραση Stracker 

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε 2-φθοραιθανάλη παράγεται αρχικά 2-αμινο-3-φθοροπροπανονιτρίλιο και στη συνέχεια, με υδρόλυση, 2-αμινο-3-φθοροπροπανικό οξύ:

Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια 

Με επίδραση φθοραιθανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά 2-φθορομεθυλοξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi):
 2-φθορομεθυλοξετάνιο

Αντιδράσεις υποκατάστασης του φθορίου 

 Οι αντιδράσεις είναι πολύ πιο αργές σε σύγκριση με τις αντίστοιχες αλαιθανάλες των άλλων αλογόνων.

Υποκατάσταση από χλώριο 

Με επίδραση χλωριούχου ασβεστίου σε φθοραιθανάλη παράγεται χλωραιθανάλη:

Υποκατάσταση από φαινύλιο 

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται φαινυλαιθανάλη:

Αναγωγή 

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται αιθανόλη:

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

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

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

Αντίδραση απόσπασης 

Με απόσπαση υδροφθορίου (HF) από φθοραιθανάλη παράγεται αιθενόνη:

Επίδραση καρβενίων 

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται 2-φθοροπροπανάλη, φθοροπροπανόνη και φθορομεθυλοξιράνιο:
 φθορομεθυλοξιράνιο

Αναφορές και σημειώσεις

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
 Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.

Αλαλκανάλες
Οργανικές ενώσεις φθορίου
C2