Μεθυλο-2-χλωροπροπάνιο

To μεθυλο-2-χλωροπροπάνιο ή τριτοταγές βουτυλοχλωρίδιο είναι ένα άχρωμο υγρό (στις συνηθισμένες συνθήκες, T = 25 °C, P = 1 atm) . Με βάση το χημικό τύπο του, C4H9Cl, έχει τα ακόλουθα τρία (3) ισομερές θέσης:
 1-χλωροβουτάνιο.
 2-χλωροβουτάνιο.
 Μεθυλο-1-χλωροπροπάνιο.

Είναι ελάχιστα αναμείξιμο κσι μόνο σε κολλοειδή διασπορά με το νερό, από το οποίο έχει την τάση να υφίσταται μια αργή υδρόλυση, σχηματίζοντας 2-μεθυλο-2-προπανόλη. Η ένωση είναι εύφλεκτη και πτητική και η κύρια χρήση της είναι ως αρχική ουσία για να δώσει αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης, για την παραγωγή πολλών και διαφόρων παραγώγων (δείτε παρακάτω για λεπτομέρειες).

Όταν το μεθυλο-2-χλωροπροπάνιο αναμιγνύεται με το νερό, έναν πολικό και πρωτικό διαλύτη, μια αργή πυρηνόφιλη υποκατάσταση αρχίζει, με τον SN1 μηχανισμό, δηλαδή αρχίζοντας με μια διάσταση της μορφής:

Τελικά το τριτοταγές βουτυλοκατιόν που σχηματίζεται ενώνεται με το OH του νερού και απομένει υδροχλωρικό οξύ σε διάσταση:

Αυτά βέβαια ισχύουν όταν υπάρχουν μόνο νερό και μεθυλο-2-χλωροπροπάνιο στο μίγμα, γιατί αν συνυπάρχει κάποιο ισχυρότερο πυρηνόφιλο αντιδραστήριο από το νερό, το τελικό αποτέλεσμα δεν είναι 2-μεθυλο-2-προπανόλη, γιατί το τριτοταγές βουτυλοκατιόν ενώνεται με το ισχυρότερο πυρηνόφιλο.

 Ονοματολογία 

Η ονομασία «μεθυλο-2-χλωροπροπάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων άνθρακα ανά κύρια 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 πρόθεμα «χλωρο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου χλωρίου ανά μόριο της ένωσης. Το αρχικό πρόθεμα «μεθυλο-» δηλώνει την παρουσία διακλάδωσης ενός ατόμου άνθρακα. Ο αριθμός θέσης «-2-», δηλώνει τον αριθμό θέσης του ατόμου του άνθρακα με το οποίο ενώνεται το άτομο του χλωρίου, για να διαχωριστεί η ένωση από την ισομερή της μεθυλο-1-χλωροπροπάνιο. Για το αρχικό πρόθεμα δεν χρειάζεται αριθμός θέσης, γιατί μόνο η θέση #2 είναι διαθέσιμη και επομένως εννοείται. Τέλος το πρόθεμα μέθυλο- προτάσσεται του προθέματος χλωρο-, γιατί μ < χ, σύμφωνα με την ελληνική αλφαβητική σειρά. Σημειώνεται ότι η αγγλόφωνη ονομασία της ένωσης είναι 2-chloromethylpropane, γιατί σύμφωνα με την αγγλική αλφάβητο είναι c < m.

 Μοριακή 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-Hσ2sp3-1s109 pm3% C- H+C-Cσ2sp3-2sp3154 pmC-Clσ2sp3-3sp3176 pm9% C+ Cl-Κατανομή φορτίωνσε ουδέτερο μόριο Cl-0,09 H+0,03 C#2+0,09 C#1,#3,#1΄-0,09

 Παραγωγή 

 Με φωτοχημική χλωρίωση 

Με φωτοχημική χλωρίωση μεθυλοπροπανίου παράγεται μίγμα μεθυλο-2-χλωροπροπανίου και μεθυλο-1-χλωροπροπανίουΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.2, R = (CH3)3C, (CH3)2CHCH2, X = Cl.:

 Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυχλωροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας μεθυλοπροπανίου.
 Η αναφερόμενη στοιχειομετρική αναλογία παραγωγής χλωροβουτανίων δεν συνυπολογίζει τα συμπαραγόμενα πολυχλωροπαράγωγα. 
 Η μέθοδος δεν είναι χρήσιμη αν επιθυμείται το ένα μόνο ισομερές, αφού είναι σχετικά δύσκολος διαχωρισμός.

 Με υποκατάσταση υδροξυλίου από χλώριο 

1. Με επίδραση υδροχλωρίου (HCl) σε μεθυλο-2-προπανόλη ((CH3)3COH)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.1, R = (CH3)2CHCH2, X = Cl.:

 Η αντίδραση είναι η αντίστροφη πυρηνόφιλη υποκατάσταση της παραπάνω αναφερόμενης υδρόλυσης, η οποία αντιστρέφεται σε όξινο περιβάλλον. Ο μηχανισμός αποδίδεται με το ακόλουθο σχήμα:
Βήμα 1Βήμα 2Βήμα 3250px250px250pxΤο οξύ πρωτονιώνει την αλκοόλη, σχηματίζοντας μια καλή «αποχωρούσα ομάδα» (νερό).Το νερό αποσπάται από την πρωτονιωμένη τριτοταγή βουτανόλη, σχηματίζοντας ένα σχετικά σταθερό τριτοταγές καρβοκατιόν.Το ανιόν χλωρίου επιδρά στο καρβοκατιόν, σχηματίζοντας μεθυλο-2-χλωροπροπάνιο.
2. Η υποκατάσταση του OH από Cl στην μεθυλο-2-προπανόλη μπορεί να γίνει και με χλωριωτικά μέσαΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.2, R = (CH3)3C.:
1. Με πενταχλωριούχο φωσφόρο (PCl5):

2. Με τριχλωριούχο φωσφόρο (PCl3):

3. Με θειονυλοχλωρίδιο (SOCl2):

 Με προσθήκη υδροχλωρίου σε μεθυλοπροπένιο 

Με προσθήκη υδροχλωρίου σε μεθυλοπροπένιο παράγεται μεθυλο-2-χλωροπροπάνιοSCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, για Ε = Η και Nu = Cl.:

 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 

 Αντιδράσεις υποκατάστασης 

 Οι αντιδράσεις έχουν παρόμοια ταχύτητα σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αλκυλαλογονίδια των άλλων αλογόνων, γιατί ο μηχανισμός που επικρατεί σ' αυτές τις αντιδράσεις υποκαταστάσεως είναι ο SN1.

 Υποκατάσταση από υδροξύλιο 

Κατά την υδρόλυσή του με εναιώρημα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) σχηματίζεται μεθυλο-2-προπανόλη ((CH3)3COH)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.:

 Υποκατάσταση από αλκοξύλιο 

Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει 2-αλκοξυμεθυλοπροπάνιο ((CH3)3COR):

 Υποκατάσταση από αλκινύλιο 

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

 Υποκατάσταση από ακύλιο 

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό τριτοταγή βουτυλεστέρα (RCOOC(CH3)3):

 Υποκατάσταση από κυάνιο 

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει διμεθυλοπροπανονιτρίλιο ((CH3)3CCN):

 Υποκατάσταση από αλκύλιο 

Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο:

 Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο 

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει μεθυλο-2-προπανοθειόλη ((CH3)3CSH):

 Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο 

Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει 2-αλκυλθειομεθυλοπροπάνιο ((CH3)3CSR):

 Υποκατάσταση από ιώδιο 

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει μεθυλο-2-ιωδοπροπάνιο ((CH3)3CI):

 Υποκατάσταση από φθόριο 

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε μεθυλο-2-χλωροπροπάνιο (CH3)3CCl) παράγεται μεθυλο-2-φθοροπροπάνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.Πραγματοποιείται και με υποκατάσταση βρωμίου ή ιωδίου, αλλά πιο αργά και δύσκολα.:

 Υποκατάσταση από αμινομάδα 

Με αμμωνία (NH3) σχηματίζει μεθυλο-2-προπαναμίνη ((CH3)3CNH2):

 Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα 

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH2) σχηματίζει N-αλκυλομεθυλο-2-προπαναμίνη (RNHC(CH3)3):

 Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα 

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει N,N-διαλκυλομεθυλο-2-προπαναμίνη [R'N(C(CH3)3)R]:

 Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα 

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει χλωριούχο N,N,N-τριαλκυλο-τριτοταγές βουτυλαμμώνιο {[R'N(C(CH3)3)(R)R"]Cl}Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2.Α, R = C(CH3)3, X = Cl.:

 Υποκατάσταση από φωσφύλιο 

Με φωσφίνη σχηματίζει μεθυλο-2-προπανοφωσφαμίνηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.3.Α1, R = C(CH3)3, X = Cl.:

 Υποκατάσταση από νιτροομάδα 

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) σχηματίζει μεθυλο-2-νιτροπροπάνιο ((CH3)3CNO2)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = (CH3)3C, X = Cl.:

 Υποκατάσταση από φαινύλιο 

Με επίδραση τύπου Clriedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται μεθυλο-2-φαινυλοβενζόλιο:

 Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων 

1. Με λίθιο (Li σχηματίζει τριτοταγές βουτυλολίθιοΑ. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, §5.1. σελ.82:

2. Με μαγνήσιο (Mg) σχηματίζει τριτοταγές βουτυλομαγνησιοχλωρίδιο Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5, R = (CH3)3C, X = Cl.:

 Αναγωγή 

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται μεθυλοπροπάνιο.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3α, R = (CH3)3C, X = Cl.:

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται μεθυλοπροπάνιο.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = (CH3)3C, X = Cl.:

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριχλωριούχου βορίου, παράγεται μεθυλοπροπάνιοΑ. 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 3,3-διμεθυλο-1-χλωρβουτάνιο ((CH3)3CCH2CH2Cl)SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, για Ε = (CH3)3C και Nu = Cl.:

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 3,3-διμεθυλο-1-χλωρο-1-βουτένιο ((CH3)3CCH=CHCl)SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκίνια και για Ε = (CH3)3C και Nu = Cl με βάση και την §8.1, σελ. 114-116.:

3. Η αντίδραση του μεθυλο-2-χλωροπροπανίου 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 = (CH3)3C και Nu = Cl με βάση και την §8.2, σελ. 116-117.:
 (1,4-προσθήκη)

 (1,2-προσθήκη)

 (3,4-προσθήκη)
4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 4,4-διμεθυλο-1-χλωορπεντάνιοSCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για κυκλοαλκάνια και για Ε = (CH3)3C και Nu = Cl σε συνδυασμό με Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §1.2., σελ. 22-25:
40px|κυκλοπροπάνιο 
5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει τυριτοταγές βουτοξυ-2-χλωραιθάνιοΝ. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = Cl.:
30 px 

 Αντίδραση απόσπασης 

Με απόσπαση υδροχλωρίου (HCl) από μεθυλο-2-χλωροπροπάνιο παράγεται μεθυλοπροπένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α.:

 Παρεμβολή καρβενίων 

 Τα καρβένια (π.χ. [:CH2]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμεΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.:

 Προκύπτει πάντα ένα μόνο προϊόν. Συγκεκριμένα, αν χρησιμοποιηθεί μεθυλένιο παράγεται μόνο το 2-μεθυλο-2-χλωροβουτάνιο.

 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:Αλκυλαλογονίδια
Κατηγορία:Οργανικές ενώσεις χλωρίου
Κατηγορία:Αλοβουτάνια