Φθοροξυλομεθάνιο

Το φθοροξυλομεθάνιο είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και φθόριο, με χημικό τύπο CH3OF. Είναι ο απλούστερος  εστέρας του υποφθοριώδους οξέος (HOF), δηλαδή θεωρητικά παράγεται με εστεροποίηση του τελευταίου με μεθανόλη. Σύμφωνα με το χημικό τύπο του έχει ένα (1) ισομερές θέσης, τη φθορομεθανόλη (FCH2OH), που είναι μια ασταθής αλαλκανόλη που αφυδροφθοριώνεται γρήγορα σχηματίζοντας μεθανάλη.

Ιστορία 

Μέχρι τελευταία, το φθοροξυλομεθάνιο συγκαταλέγονταν στις «υποθετικές εξωτικές μικροοργανικές ενώσεις», μαζί με το ηλιομεθάνιο (CH3He), το ηλιοξυλομεθάνιο (CH3OHe) και άλλες, δηλαδή ανήκε στις σχετικά μικρής μοριακής μάζας οργανικές χημικές ενώσεις, που η ύπαρξή τους βασίζεται μόνο σε θεωρητικά μοντέλα. Ωστόσο, λίγο αργότερα, υπήρξαν μελέτες ηλεκτρονιόφιλης προσθήκης των συστατικών ομάδων CH3Ο και F, σε διαλύματα που συμπεριείχαν μεθανόλη και φθόριο ή άλλα ισχυρά φθοριωτικά μέσα και αυτό έδειξε τελικά ότι η ένωση φθοροξυλομεθάνιο πράγματι παράγεται, έστω και προσωρινά. Τελικά η ένωση απομονώθηκε το 1992 και αυτό άνοιξε το δρόμο για ευρύτερη μελέτη και χρήση:

Δομή 

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν της μεθανόλης, με φθόριο αντί υδρογόνου στο υδροξύλιο.

Παραγωγή 

Με την επίδραση φθορίου (F2) σε διάλυμα μεθανόλης (CH3OH) σε αιθανονιτρίλιο (CH3CN) ή και βουτανονιτρίλιο (CH3CH2CH2CN) παράγεται ασταθές διάλυμα φθοροξυλομεθανίου:

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα 

Αποτελεί το σχεδόν μοναδικό ηλεκτρονιόφιλο αντιδραστήριο θετικού μεθοξυλίου (CH3O+), με μόνη άλλη υπαρκτή εξαίρεση το ακόμη ασταθέστερο ξενοξυλομεθάνιο (CH3OXe), που υπάρχει μόνο με τη μορφή του συμπλόκου [CH3OXe]+[BF4]-, σε ευθεία αντίθεση με το πιο συνηθισμένο αρνητικό μεθοξύλιο (CH3O-), που παρέχουν τα υπόλοιπα αλοξυλομεθάνια (CH3OX, όπου X χλώριο, βρώμιο, ή ιώδιο). Σε επίπεδο στερεοχημείας είναι κυρίαρχες οι «αντί» αντιδράσεις προσθήκης του, όχι όμως σε βαθμό που να θεωρηθεί στερεοειδικό αντιδραστήριο. Μερικά παραδείγματα χρήσης του είναι τα ακόλουθα:

Αυτοδιάσπαση 

Το πρόβλημα σταθερότητας στο φθοροξυλομεθάνιο είναι η στερεοχημική εγγύτητα του υδρογόνου και φθορίου στο ίδιο μόριο, γεγονός που σημαίνει ότι σύντομα το μόριο αυτό αφυδροφθοριώνεται παράγοντας μεθανάλη και υδροφθόριο:

Αντιδράσεις υποκατάστασης

Υποκατάσταση σε υδροξύλιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε υδροξείδια, π.χ. σε υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), παράγεται υδροϋπεροξυμεθάνιο, ένα αστσθές και εκρηκτικό υδροϋπεροξυαλκάνιο:

Υποκατάσταση σε αλκοξύλιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε αλκοολικό άλας, π.χ. αλκοολικό νάτριο (RONa), παράγεται αλκυλομεθυλυπεροξείδιο, ένα αστσθές και εκρηκτικό οργανοϋπεροξείδιο:

Υποκατάσταση από αλκινύλιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε αλκινικό άλας, π.χ. αλκινικό νάτριο (RC≡CNa), παράγεται 1-μεθοξυαλκίνιο:

Υποκατάσταση από ακύλιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε καρβοξυλικό άλας, π.χ. καρβοξυλικό νάτριο (RCOONa), παράγεται ασταθής καρβοξυλικός υπεροξυεστέρας:

Υποκατάσταση από κυάνιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε κυσνιούχο άλας, π.χ. κυανιούχο νάτριο (NaCN), παράγεται μεθοξυμεθανονιτρίλιο (CH3OCN):

Υποκατάσταση από αλκύλιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε οργανομεταλλική ένωση, π.χ. αλκυλολίθιο (RLi), παράγεται μεθοξυαιθέρας:

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) παράγεται μεθοξυθειόλη (CH3OSH), που είναι ο μεθυλεστέρας της θειανόλης (HSOH):

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε θειολικό νάτριο (RSNa) παράγεται μεθοξυθειαιθέρας (RSOH3):

Υποκατάσταση από αλογόνο 

1. Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε άλας άλλου αλογόνου, π.χ. NaX, όπου X χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο, παράγεται το αντίστοιχο αλοξυλομεθάνιο (CH3OX):

2. Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε αλκυλαλογονίδιο (RX) άλλου αλογόνου, π.χ. NaX, όπου X χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο, παράγεται το αντίστοιχο αλοξυμεθάνιο (CH3OX) και το αντίστοιχο αλκυλοφθορίδιο:

Υποκατάσταση από αμινομάδα 

Με επίδραση φθοροξυμεθανίου σε αμμωνία (NH3) παράγεται μεθοξυαμίνη (CH3ONH2):

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα 

Με επίδραση φθοροξυμεθανίου σε πρωυτοταγή αμίνη (RNH2) παράγεται αλκυλομεθυλοξυαμίνη (RNHCH3):

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα 

Με επίδραση φθοροξυμεθανίου σε  δευτεροταγή αμίνη (R'NHR) παράγεται διαλκυλομεθοξυαμίνη [R'N(OCH3)R]:

Υποκατάσταση από φωσφύλιο 

Με  επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε φωσφίνη σχηματίζει μεθοξυφωσφίνη:

Υποκατάσταση από σιλύλιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται μεθανόλη και φθοροσιλάνιο:

Υποκατάσταση από υδρίδιο 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου σε υδρίδιο μετάλλου, π.χ. σε υδρίδιο του λιθίου (LiH), παράγεται μεθανόλη και φθοριούχο λίθιο (ή το αντίστοιχο άλας του άλλου μετάλλου, αν είχαμε άλλο υδρίδιο):

Ηλεκτρονιόφιλη αρωματική υποκατάσταση 

Με επίδραση φθοροξυλομεθανίου π.χ. σε βενζόλιο παράγεται ανισόλη και υδροφθόριο:

Αντιδράσεις προσθήκης 

1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς C-C. Π.χ. με αιθένιο δίνει 1-μεθοξυ-2-φθοραιθάνιο:
 

2. Προσθήκη σε τριπλούς δεσμούς C-C. Π.χ. με αιθίνιο δίνει 1-μεθοξυ-2-φθοραιθένιο:
 

3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς C-C. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο δίνει (συνήθως) 1-μεθοξυ-4-φθορο2-βουτένιο, με 1,4-προσθήκη:
 

4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει 1-μεθοξυ-3-φθοροπροπάνιο:
 

5. Προσθήκη σε ενώσεις με καρβονύλιο. Π.χ. με μεθανάλη δίνει μεθυλο(φθορομεθυλο)υπεροξείδιο, ένα ασταθές και εκρηκτικό οργανοϋπεροξείδιο
 

6. Προσθήκη σε ιμίνες. Π.χ. με μεθανιμίνη δίνει N-μεθοξυ-1-φθορομεθαναμίνη:
 

7. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με το οξιράνιο δίνει εκρηκτικό υπεροξείδιο μεθυλο(2-φθοραιθυλ)υπεροξείδιο:
 

8. Προσθήκη σε ενώσεις με αζωτούχους τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με το αζιριδίνη δίνει  Ν-μεθοξυ-2-φθοραιθαναμίνη:

Παρεμβολή μεθυλενίου 

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε φθοροξυλομεθάνιο παράγεται φθοροξυλαιθάνιο:

Παρατηρήσεις και παραπομπές

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
 Διαδικτυακός τόπος JOC (Journal of Organic Chemisrty).

Αλοξυλαλκάνια
Ασταθείς ενώσεις
Οργανικές ενώσεις φθορίου