Φθοροβενζόλιο

To φθοροβενζόλιοΔείτε τις εναλλακτικές ονομασίες στον παρακείμενο πίνακα πληροφοριών χημικής ένωσης. (αγγλικά fluorobenzene) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και φθόριο, με χημικό τύπο C6H5F, αλλά συμβολίζεται συχνά συντομογραφικά ως PhF. Πιο συγκεκριμένα, το φθοροβενζόλιο είναι αρωματική ένωση, παράγωγο του βενζολίου, από το οποίο προκύπτει τυπικά με αντικατάσταση ενός ατόμου υδρογόνου από φθόριο. Η θερμοκρασία τήξης του φθοροβενζολίου είναι -44 °C, δηλαδή αρκετά χαμηλότερο από τη μητρική ένωση, ενώ οι θερμοκρασίες βρασμού των δυο ενώσεων διαφέρουν κατά μόνο 4 °C. Το σχετικά χαμηλό σημείο τήξης της ένωσης εξηγείται με τη δημιουργία διαμοριακών αλληλεπιδράσεων, όπως είναι συνηθισμένο στις οργανοφθοριούχες ενώσεις.

 Ιστορία 

Το φθοροβενζόλιο αναφέρθηκε για πρώτη φορά το 1886 από τον O. Βάλλαχ (O. Wallach) από το Πανεπιστήμιο της Βόνης. Ο Βάλλαχ είχε παρασκευάσει το φθοροβενζόλιο σε δύο (2) στάδια: Άρχισε με χρήση του χλωριούχου βενζενοδιαζώνιου ([PhN2]Cl), το οποίο μετέτρεψε στο αντίστοιχο πιπεριδινίδιο (PhN=NC5H10). Στο δεύτερο στάδιο, επέδρασε στο φαινυλοδιαζωπιπεριδινίδιο (που αρχικά παρασκεύασε) με υδροφθορικό οξύ, παράγοντας φθοροβενζόλιο:

 Μια ενδιαφέρουσα ιστορική σημείωση: Στην εποχή του Βάλλαχ, το χημικό στοιχείο φθόριο συμβολίζονταν με «Fl». Έτσι, υποτίτλησε την αναφορά παρασκευής του φθοροβενζολίου ως «Flouorbenzol, C6H5Fl Wallach, O. “Über einen Weg zur leichten Gewinnung organischer Fluorverbindungen” (Concerning a method for easily preparing organic fluorine compounds) Justus Liebig's Annalen der Chemie, 1886, Volume 235, p. 255–271; doi:10.1002/jlac.18862350303.».

 Δομή 

ΔεσμοίΤα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.Δεσμόςτύπος δεσμούηλεκτρονική δομήΜήκος δεσμούΙονισμόςC-Hσ2sp2-1s106 pm3% C- H+C-Cσ2sp2-2sp2147 pmC-Fσ2sp2-2sp3136 pm43% C+ F-C#1...C#6πΔεσμός 6 κέντρων και 6 ηλεκτρονίων2p-2p147 pmΚατανομή φορτίωνσε ουδέτερο μόριο F-0,43 C#2-#6-0,03 H+0,03 C#1+0,43

 Παραγωγή 

 Με φθορίωση βενζολίου 

Με φθορίωση βενζολίου παράγεται φθοροβενζόλιο, αν και αυτή η μέθοδος αποφεύγεται για λόγους ασφαλείαςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.1.:

 Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο 

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε χλωροβενζόλιο (PhCl) πσράγεται φθοροβενζόλιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.:

 Από τετραφθοροβοριούχο βενζενοδιαζώνιο 

Με θερμική διάσπαση τετραφθοροβοριούχου βενζενοδιαζώνιου πσράγεται φθοροβενζόλιο.:

 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 

 Το φθοροβενζόλιο είναι σχετικά αδρανές, γιατι ο δεσμός C–F είναι πολύ ισχυρός. Το φθοροβενζόλιο είναι ένας χρήσιμος διαλύτης ακόμη και για πολύ δραστικά χημικά είδη. Ωστόσο, έχουν κρυσταλλωθεί ορισμένα μεταλλικά σύμπλοκά τουR.N. Perutz and T. Braun “Transition Metal-mediated C–F Bond Activation” Comprehensive Organometallic Chemistry III, 2007, Volume 1, p. 725–758; doi:10.1016/B0-08-045047-4/00028-5.

 Αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης 

 Οι αντιδράσεις είναι πολύ πιο αργές σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αρυλαλογονίδια των άλλων αλογόνων. Πολλές από τις παρακάτω αντιδράσεις είναι τόσο αργές, ώστε να θεωρούνται απραγματοποίητες.

 Υποκατάσταση από υδροξύλιο 

Υδρόλυση με αραιό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) παράγεται φαινόλη (PhOH)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.:

 Υποκατάσταση από αλκοξύλιο 

Με αλκοολικά άλατα (RONa) παράγεται αλκυλοφαινυλαιθέρας (PhOR):

 Υποκατάσταση από αλκινύλιο 

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) παράγεται φαινυλαλκίνιο (RC≡CPh). Π.χ.:

 Υποκατάσταση από ακύλιο 

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) παράγεται καρβονικό φαινυλεστέρας (RCOOPh):

 Υποκατάσταση από κυάνιο 

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) παράγεται βενζονιτρίλιο (PhCN):

 Υποκατάσταση από αλκύλιο 

Με αλκυλολίθιο (RLi) παράγεται αλκυλοβενζόλιο:

 Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο 

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) παράγεται θειοφαινόλη (PhSH):

 Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο 

Με θειολικό νάτριο (RSNa) παράγεται αλκυλοφαινυλοθειαιθέρας (PhSR):

 Υποκατάσταση από ιώδιο 

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) παράγεται ιωδοβενζόλιο (PhI):

 Υποκατάσταση από αμινομάδα 

Με αμμωνία (NH3) παράγεται ανιλίνη (PhNH2):

 Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα 

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται N-αλκυλανιλίνη (PhNHR):

 Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα 

Με δευτεροταγείς αμίνες (R΄NHR) παράγεται N,N-διαλκυλομεθυλαμίνη [PhN(R)R΄]:

 Υποκατάσταση από φωσφύλιο 

Με φωσφίνη σχηματίζει φαινυλοφωσφίνηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.3.Α1, R = Ph, X = F.:

 Υποκατάσταση από νιτροομάδα 

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) παράγεται νιτροβενζόλιο (PhNO2)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = Ph, X = F.:

 Υποκατάσταση από φαινύλιο 

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται διφαινύλιοΑ. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, §3.2. σελ.54:

 Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων 

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται φαινυλολίθιο:

2. Με μαγνήσιο (Mg) (αντιδραστήριο Grignard)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5, R = Ph, X = F.:

 Αναγωγή προς βενζόλιο 

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται βενζόλιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3α, R = Ph, X = F.:

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται βενζόλιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = Ph, X = F.:

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου παράγεται βενζόλιοΑ. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.:

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.:

 Αντιδράσεις προσθήκης 

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 2-φαινυλο-1-φθοραιθάνιο (PhCH2CH2F):

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 2-φαινυλο-1-φθοραιθένιο (PhCH=CHF):

3. Η αντίδραση του φθοροβενζολίου 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.χSCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκαδιένια και για Ε = Ph και Nu = F με βάση και την §8.2, σελ. 116-117.:
 (1,4-προσθήκη)

 (1,2-προσθήκη)

 (3,4-προσθήκη)
3. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 3-φαινυλο-1-φθοροπροπάνιο:
40px|κυκλοπροπάνιο 

5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει φαινοξυ-2-φθοραιθάνιοΝ. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = F.:
30 px 

 Αντιδράσεις ηλεκτρονιόφιλης υποκατάστασης 

 Η παρουσία του φθορίου απενεργοποιεί μερικώς τον αρωματικό χαρακτήρα, κάνοντας τις παρακάτω αντιδράσεις πιο αργές σε σύγκριση με τις αντίστοιχες του βενζολίου. Παράγονται, ωστόσο ορθο- και παρα- παράγωγα.

 Νίτρωση 

Με νίτρωση παράγει ορθονιτροφθοροβενζόλιο και παρανιτροφθοροβενζόλιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.1.:

 Σουλφούρωση 

Με σουλφούρωση παράγει ορθοφθοροβενζοσουλφονικό οξύ και παραφθοροβενζοσουλφονικό οξύ:

 Αλογόνωση 

Με αλογόνωση παράγει ορθοαλοφθοροβενζόλιο και παρααλοφθοροβενζόλιο:

 όπου Χ Cl ή Br. Τα άλλα αντίστοιχα αλονονίδια προκύπτουν σε δεύτερη φάση με υποκατάσταση αυτών με χρήση KI ή Hg2F2, αντίστοιχα.
 Με φθόριο παράγεται κυρίως ορθοδιφθοροβενζόλιο.

 Αλκυλίωση 

Με αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει ορθοαλκυλοφθοροβενζόλιο και παρααλκυλοφθοροβενζόλιο:

 Ακυλίωση 

Με ακυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει ορθοακυλοφθοροβενζόλιο και παραακυλοφθοροβενζόλιο:

 Υδροξυλίωση 

Με υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει ορθοφθοροφαινόλη και παραφθοροφαινολη:

 Αμίνωση 

Με αμίνωση κατά Friedel-Crafts παράγει ορθοφθοροανιλίνη και παραφθοροανιλίνη:

 Καρβοξυλίωση 

Με καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts προς ορθοφθοροβενζοϊκό οξύ και παραφθοροβενζοϊκό οξύ:

 Αναγωγή 

Με υδρογόνωση παράγει φθοροκυκλοεξάνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.2.:

 Οζονόλυση 

Με Οζονόλυση παράγει αιθανοδιάλη και φορμυλοαιθανοϋλοφθορίδιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.3.:

 Αλομεθυλίωση 

Με αλομεθυλίωση κατά Blanc παράγει ορθοαλομεθυλοφθοροβενζόλιο και παρααλομεθυλοφθοροβενζόλιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.5.:

 Επίδραση καρβενίων 

Με μεθυλένιο προς ορθοφθοροτολουόλιο, μεταφθοροτολουόλιο, παραφθοροτολουόλιο, 1-φθοροκυκλοεπτατρένιο, 2-φθοροκυκλοεπτατρένιο και 3-φθοροκυκλοεπτατρένιο:

 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

Κατηγορία:Αρυλαλογονίδια
Κατηγορία:Οργανικές ενώσεις φθορίου
Κατηγορία:C6