Φθοροκυκλοπροπάνιο

Το φθοροκυκλοπροπάνιο η κυκλοπροπυλοφθορίδιο έχει χημικό τύπο C3H5F και σύντομο συντακτικό 40 px. Ανήκει στα κυκλοαλκυλοαλογονίδια, δηλαδή στα μονοϊσοκυκλικά κορεσμένα οργανομονοαλογονίδια. Έχει τα ακόλουθα τρία (3) ισομερή θέσης:
 1-φθοροπροπένιο ή (1-)προπενυλοφθορίδιο.
 2-φθοροπροπένιο ή ισοπροπενυλοφθορίδιο.
 3-φθοροπροπένιο ή αλλυλοφθορίδιο.

 Ονοματολογία 

Η ονομασία «φθοροκυκλοπροπάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα: Το αρχικό πρόθεμα «φθορ(ο)-» που δηλώνει την ύπαρξη ενός (1) ατόμου φθορίου, ως κύριας χαρακτηριστικής ομάδας αλλά χωρίς προβλεπόμενη κατάληξη. Το επόμενο πρόθεμα «-κυκλο-» δηλώνει την ύπαρξη ενός (1) δακτυλίου στο μόριό του. Το πρώτο πρόθεμα της ονομασίας της κύριας αλυσίδας «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την απουσία διπλών ή τριπλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει κύρια χαρακτηριστική ομάδα και προβλεπόμενη χαρακτηριστική κατάληξη. Ο αριθμός θέσης του φθορίου (1-) παραλήπεται ως πλεονασμός, αφού λόγω έλλειψης άλλου σημαντικότερου χαρακτηριστικού, η κύρια ανθρακική αλυσίδα αριθμείται πάντα από το άτομο στο οποίο συνδέεται το φθόριο.

 Κυκλοπροπάνια και φθοροκυκλοπροπάνιο 

«Κυκλοπροπάνια» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με τριμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση γωνίας δεσμού  που είναι η συνηθισμένη γωνία δεσμού sp3-sp3 που αντιστοιχεί σε κορεσμένο. Ύστερα από ενεργειακή ανάλυση των πιθανών δομών - μοριακών μοντέλων με κβαντομηχανικές μεθόδους προέκυψε ως πιθανότερη η εκδοχή του sp2 υβριδισμού και της δημιουργίας δύο μοριακών τροχιακών τριών κέντρων (των τριών ατόμων C), σ (2sp2-2sp2-2sp2) και π (2p-2p-2p), με 3 ηλεκτρόνια ανά μοριακό τροχιακό, ώστε να χρησιμοποιηθούν τα 6 διαθέσιμα ηλεκτρόνια των 3 ατόμων C (τα άλλα 6 χρησιμοποούνται για τους 6 σ δεσμούς με τα 6 άτομα υδρογόνου ή και τα αλκύλια). Αντί δηλαδή των κλασσικών 3 ομοιοπολικών δεσμών δύο κέντρων μεταξύ των ατόμων C, υπάρχουν 2 ομοιοπολικοί δεσμοί τριών κέντρων.Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985: Σελ.127-128, §6.2.
300 px
Εξαιτίας αυτού του γεγονότος προκύπτει η λεγόμενη «ενέργεια τάσης δεσμών» που συνυπολογίζει την ενέργεια παραμόρφωσης δεσμικής γωνίας (κατά Baeyer), που οφείλεται στη διαφορά γωνίας από την κανονική, και την ενέργεια στρέψης (κατά Piltzer), που οφείλεται στην αδυναμία του συστήματος να στρέψει τους δεσμούς του και να πάρει διαμόρρφωση αποφυγής των απώσεων τύπου Van der Waals, που αναπτύσσονται από την προσέγγιση αλληλοαπωθούμενων ατόμων και ομάδων αυτών. Ενώ λοιπόν το ισομερές προπένιο έχει θερμότητα ολικής καύσης 1.971 kcal/mole το κυκλοπροπάνιο έχει 2.088 kcal/mole. Το ΔQ = 117 kJ/mole αντιστοιχεί ακριβώς στην επιπλέον ενέργεια που παγιδεύει η ιδιάζουσα δομή του τριμελή δατυλίου.Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, Σελ. 125-126, §6.1.
Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοπροπάνια να δείνουν αντιδράσεις προσθηκοδιάσπασης-1,3.
Το φθοροκυκλοπροπάνιο διαφέρει από το κυκλοπροπάνιο στο ότι έχει ένα άτομο φθορίου αντί ενός ατόμου υδρογόνου.

 Παραγωγή 

 Ενδομοριακή αντίδραση Würz 

Με τη χρήση ενδομοριακής αντίδρασης Würtz, από 1,3-διβρωμο-2-φθοροπροπάνιοAugust Freund (1881). "Über Trimethylen". Journal für Praktische Chemie 26 (1): 625–635. doi:10.1002/prac.18820260125.August Freund (1882). "Über Trimethylen". Monatshefte für Chemie 3 (1): 625–635. doi:10.1007/BF01516828.
 40px
 Όμως η απόδοση αυτής της αντίδρασης είναι σχετικά μικρή, αφού ταυτόχρονα διεξάγεται αναπόφευκτα και διαμοριακήΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.2.:

 Χρησιμοποιείται περισσότερο η τροποποιημένη αντίδραση Freund με Zn, που δίνει μεγαλύτερη απόδοση στην ενδομοριακή αντίδραση. Σ' αυτήν την περίπτωση η στοιχειομετρική εξίσωση της αντίδρασης γίνεταιG. Gustavson (1887). "Ueber eine neue Darstellungsmethode des Trimethylens". J. Prakt. Chem. 36: 300–305. doi:10.1002/prac.18870360127. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90799n/f308.table.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 154, §6.5.Β1.:
 40px

 Βινυλοφθορίδιο και μεθυλένιο 

Με προσθήκη μεθυλενίου ([:CH2]) σε βινυλοφθορίδιο (CH2=CHF), μέσω του ζεύγους μεθυλενοδιιωδίδιου (CH2I2) - ψευδαργύρου (Zn)SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 138, §9.2Β5β.:
 40px

 Υποκατάσταση του υδροξυλίου σε κυκλοπροπανόλη 

Με επίδραση υδροφθορίου (HF) σε κυκλοπροπανόλη Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.1, R = κυκλοπροπύλιο, X = F.:
40 px 40px
 Η αντίδραση γίνεται και χωρίς την παρουσία του καταλύτη, αλλά πολύ πιο αργά.

 Από κυκλοπροπένιο 

Με υδροφθορίωση κυκλοπροπενίου παράγεται κυκλοπροπυλοφθορίδιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.1., X = F:
40 px 40px

 Από κυκλοπροπυλοχλωρίδιο 

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε κυκλοπροπυλοχλωρίδιο παράγεται κυκλοπροπυλοφθορίδιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.:
60 px 40px

 Χημικές ιδιότητες 

 Τα κυκλοαλκάνια με τριμελή δακτύλιο (δηλαδή τα «κυκλοπροπάνια»), και τα παράγωγά τους, έχουν αρκετή ενέργεια τάσης δεσμών για να δώσουν κυκλοπροσθήκη-1,3, αλλά κάτω από πιο έντονες συνθήκες και με μικρότερη ταχύτητα αντίδρασης σε σχέση με τα αλκένιαΑ. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.24, §1.2.:
 Ο όρος «κυκλοπροσθήκη» σημαίνει διάσπαση δακτυλίου και προσθήκη στα άκρα της αλυσίδας που προκύπτει.
 Εκτός των παραπάνω υπάρχει και η δυνατότητα αντιδράσεων με το φθόριο, προς διάφορα άλλα παράγωγα.

 Αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης-1,3 στον κυκλοπροπανικό δακτύλιο 

 Προσθήκη αλογόνου 

Με επίδραση αλογόνου είναι δυνατό να γίνει 1,3-κυκλοπροσθήκη, οπότε παράγεται κυρίως 1,3-διαλο-1-φθοροπροπάνιο
40px 

 Καταλυτική 1,3-υδρογόνωση 

Με καταλυτική υδρογόνωση - Παράγεται κυρίως προπυλοφθορίδιο:
40px 

 Υδραλογόνωση-1,3 

Με υδραλογόνο (ΗΧ) - Παράγεται κυρίως 1-αλο-1-φθοροπροπάνιο:
40px 

 Υδροξυαλογόνωση-1,3 

Με υπαλογονώδες οξύ (HOX) - Παράγεται τελικά κυρίως 3-αλοπροπανάλη, μέσω 3-αλο-1-φθοροπροπανόλης-1 και 3-αλο-1-προπεν-1-όλης.
40px

 Ενυδάτωση-1,3 

Με επίδραση θειικού οξέως σε κυκλοπροπάνιo παράγεται τελικά κυρίως προπανάλη:
40px 

 Διυδροξυλίωση-1,3 

Με επίδραση υπεροξείδιο του υδρογόνου σε κυκλοπροπάνιo, παρουσία καρβονικών οξέων παράγεται τελικά κυρίως 3-υδροξυπροπανάλη:
40px 

 Αντιδράσεις υποκατάστασης φθορίου 

 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, και ο δεσμός C-F ισχυρός.

 Παραγωγή αλκοόλης 

Υδρόλυση με διάλυμα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) προς κυκλοπροπανόληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.:
40px  40 px

 Παραγωγή αιθέρα 

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς αλκυλμεθυλαιθέρα (CH3OR):
40px  40 px

 Παραγωγή κυκλοαλκινίου 

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς κυκλοαλκίνιο. Π.χ.:
40px  60 px

 Παραγωγή νιτριλίου 

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς κυκλοπροπυλομεθανονιτρίλιο (CH3CN):
40px  40 px

 Παραγωγή αλκυλιωδιδίου 

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) προς κυκλοπροπυλοϊωδίδιο:
40px  40 px

 Σημειώσεις και αναφορές 

 Πηγές 

 SCHAUM'S OUTLINE SERIES, «ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ», Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
 «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982
 Αναστάσιου Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
 Καραγκιοζίδη Σ. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων στα Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ ΈκδοσηΘεσσαλονίκη 1991
 Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, «Γενική Οργανική Χημεία», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
 Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη, «Ειδικά Μαθήματα Οργανικής Χημείας», ΑΠΘ, θεσσαλονίκη 1983
 Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Φαίδωνα Χατζημηχαλάκη, «Εργαστηριακός Οδηγός», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1986
 Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη: «Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985

Κατηγορία:Κυκλοαλκυλοαλογονίδια
Κατηγορία:Οργανικές ενώσεις φθορίου
Κατηγορία:C3
Κατηγορία:Κυκλοπροπάνια