Διμεθυλοφθοροπροπάνιο

To διμεθυλοφθοροπροπάνιο ή νεοπεντυλοφθορίδιο 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-1-φθοροβουτάνιο.
 2-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
 3-μεθυλο-2-φθοροβουτάνιο.
 3-μεθυλο-1-φθοροβουτάνιο.

Ονοματολογία 

Η ονομασία «διμεθυλοφθοροπροπάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων άνθρακα ανά κύρια ανθρακική 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 αρχικό πρόθεμα «φθορο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου φθορίου ανά μόριο της ένωσης. Τέλος, το πρόθεμα «διμέθυλο-», που προτάσσεται του προθέματος φθορο-, γιατί δ < φ, σύμφωνα με την ελληνική αλφαβητική σειρά, δηλώνει την ύπαρξη δύο διακλαδώσεων του ενός ατόμου άνθρακα η καθεμιά. Οι αριθμοί θέσης, -1- για το φθόριο και 2,2- για τα δυο μεθύλια αποτελούν πλεονασμό, γιατί δεν υπάρχει άλλο ιαομερές διμεθυλοφθοροπροπάνιο. Σημειώνεται, ακόμη, ότι η αγγλόφωνη ονομασία της ένωσης είναι (2,2-)dimethyl(-1-)fluoropropane, γιατί σύμφωνα με την αγγλική αλφάβητο είναι d < f.

Μοριακή δομή

Παραγωγή

Με φωτοχημική φθορίωση 

Με φωτοχημική φθορίωση διμεθυλοπροπανίου παράγεται ως μοναδικό μονοαλοπαράγωγο το διμεθυλοφθοροπροπάνιο:

 Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυφθοροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας διμεθυλοπροπανίου.
 Η μέθοδος είναι χρήσιμη ακόμη και αν επιθυμείται το ένα μόνο ισομερές, αφού είναι σχετικά εύκολος ο διαχωρισμός από τα βαρύτερα πολυφθοροπαράγωγα.

Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριο 

Με επίδραση υδροφθορίου (HF) σε διμεθυλοπροπανόλη ((CH3)3CCH2OH):

 Συνήθως το υδροφθόριο παρασκευάζεται επιτόπου με την αντίδραση:

Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο 

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε διμεθυλοχλωροπροπάνιο ((CH3)3CCH2Cl):

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αντιδράσεις υποκατάστασης 

 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 

Κατά την υδρόλυσή του με εναιώρημα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) σχηματίζεται διμεθυλοπροπανόλη ((CH3)3CCH2OH):

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο 

Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει αλκυλονεοπεντυλαιθέρα ((CH3)3CCH2OR):

Υποκατάσταση από αλκινύλιο 

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο (RC≡CCH2C(CH3)3). Π.χ.:

Υποκατάσταση από ακύλιο 

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό νεοπεντυλεστέρα (RCOOCH2C(CH3)3):

Υποκατάσταση από κυάνιο 

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει διμεθυλοβουτανονιτρίλιο ((CH3)3CCH2CN):

Υποκατάσταση από αλκύλιο 

Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο:

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο 

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει διμεθυλοπροπανοθειόλη ((CH3)3CCH2SH):

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο 

Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει αλκυλονεοπεντυλοθειαιθέρα (RSCH2C(CH3)3):

Υποκατάσταση από ιώδιο 

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει διμεθυλιωδοπροπάνιο ((CH3)3CCH2I):

Υποκατάσταση από αμινομάδα 

Με αμμωνία (NH3) σχηματίζει διμεθυλοπροπαναμίνη ((CH3)3CCH2NH2):

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα 

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH2) σχηματίζει N-αλκυλοδιμεθυλοπροπαναμίνη (RNHCH2C(CH3)3):

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα 

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει N,N-διαλκυλοδιμεθυλοπροπαναμίνη [R'N(CH2C(CH3)3)R]:

Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα 

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει φθοριούχο N,N,N-τριαλκυλονεοπεντυλαμμώνιο [R'N(CH2C(CH3)3)(R)R"]F}:

Υποκατάσταση από φωσφύλιο 

Με φωσφίνη σχηματίζει διμεθυλοπροπανοφωσφαμίνη:

Υποκατάσταση από νιτροομάδα 

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) σχηματίζει διμεθυλονιτροπροπάνιο ((CH3)3CCH2NO2):

Υποκατάσταση από φαινύλιο 

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται νεοπεντυλοβενζόλιο:

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων 

1. Με λίθιο (Li σχηματίζει νεοπεντυλολίθιο:

2. Με μαγνήσιο (Mg) σχηματίζει νεοπεντυλομαγνησιοφθορίδιο:

Αναγωγή 

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται διμεθυλοπροπάνιο:

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

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

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

Αντιδράσεις προσθήκης 

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 4,4-διμεθυλο-1-φθοροπεντάνιο ((CH3)3CCH2CH2CH2F):

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 4,4-διμεθυλο-1-φθορο-1-πεντένιο ((CH3)3CCH2CH=CHF):

3. Η αντίδραση του διμεθυλοφθοροπεντανίου 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:
 (1,4-προσθήκη)

 (1,2-προσθήκη)

 (3,4-προσθήκη)
4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 5,5-διμεθυλο-1-φθορεξάνιο:
 
5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει 1-νεοπεντυλοξυ-2-φθοραιθάνιο:

Παρεμβολή καρβενίων 

 Τα καρβένια (π.χ. [:CH2]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε:

 Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
1. Παρεμβολή στους εννέα (9) δεσμούς C#3,#1΄,#1΄΄H2-H. Παράγεται 2,2-διμεθυλοφθοροβουτάνιο.
2. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C#1H-H: Παράγεται 3,3-διμεθυλοφθοροβουτάνιο.

Προκύπτει επομένως μίγμα 2,2-διμεθυλοφθοροβουτάνιου ~63% και 3,3-διμεθυλοφθοροβουτάνιου ~18%.

Παραγωγή και παρεμβολή νεοπεντυλενίου 

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υδροξείδιου του καλίου αποσπάται υδροφθόριο παράγοντας νεοπεντυλένιο:

 Το ασταθές νεοπεντυλένιο στη συνέχεια συμπεριφέρεται σα δίριζα και παρεμβάλλεται σε δεσμούς C-Η ή προσθέτεται σε πολλαπλούς δεσμούς, σχηματίζοντας τριμελείς δακτύλιους. Παραδείγματα:

1. Παρεμβολή στον εαυτό του:

2. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθένιο:
 τριτοταγές βουτυλοκυκλοπροπάνιο

3. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθίνιο:
 3-τριτοταγές βουτυλοκυκλοπροπένιο

4. Παρεμβολή και προσθήκη στο βενζόλιο:
 7-τριτοταγές βουτυλοκυκλοεπτατριένιο

5. Παρεμβολή και προσθήκη στη μεθανάλη:
 τριτοταγές βουτυλοξιράνιο

Σημειώσεις και αναφορές

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
 Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985

Αλκυλαλογονίδια
Φθοροπεντάνια