2-φθορο-1-βουτένιο

Το 1-φθορο-1-βουτένιο είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και φθόριο, με μοριακό τύπο C3H7F, αλλά συνήθως αποδίδεται με τον ημισυντακτικό τύπο CH3CH2CF=CH2. Ανήκει στα αλκενυλοαλογονίδια, δηλαδή στα άκυκλα μονοακόρεστα, δηλαδή με ένα διπλό δεσμό, οργανομονοαλογονίδια. Έχει 11 ισομερή θέσης.

 Ονοματολογία 
Η ονομασία «1-φθορο-1-βουτένιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα: Η ονομασία διαιρείται σε δύο (2) κύρια τμήματα: Το δεξί τμήμα αναφέρεται στη δομή της «κύριας ανθρακικής» αλυσίδας που φέρει την «κύρια χαρακτηριστική ομάδα», εφόσον υπάρχει και προβλέπεται γι' αυτήν χαρακτηριστική κατάληξη, ενώ το αριστερό στους «υποκαταστάτες» (δηλαδή τυχόν «δευτερεύουσες χαρακτηριστικές ομάδες» ή και κύριες χαρακτηριστικές ομάδες για τις οποίες δεν έχουν προβλεφθεί χαρακτηριστικές καταλήξεις) ή και τις «διακλαδώσεις» (δηλαδή τυχόν δευτερεύουσες ανθρακικές αλυσίδες). Στη συγκεκριμένη ένωση, υπάρχει το αρχικό πρόθεμα «φθορ(ο)-» που δηλώνει την ύπαρξη ενός (1) ατόμου φθορίου, ως κύριας χαρακτηριστικής ομάδας αλλά χωρίς προβλεπόμενη κατάληξη, που συγκεκριμένα είναι συνδεμένο στο #2 άτομο της κύριας ανθρακικής αλυσίδας («2-») Ως προς το τμήμα που αφορά την κύρια ανθρακική αλυσίδα ισχύουν τα ακόλουθα: το πρόθεμα «βουτ-» δηλώνει την παρουσία τεσσάρων (4) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-εν-» δείχνει την παρουσία ενός (1) διπλού δεσμού μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει κύρια χαρακτηριστική ομάδα και προβλεπόμενη χαρακτηριστική κατάληξη. Ο αριθμός θέσης του δεσμού (-1-), τοποθετείται στην αρχή του τμήματος της κύριας ονομασίας.

 Μοριακή δομή 
ΔεσμοίΔεσμόςτύπος δεσμούηλεκτρονική δομήΜήκος δεσμούΙονισμόςC-Fσ2sp2-2sp3129 pm43% C+ F-C#1,#2-Hσ2sp2-1s99 pm3% C- H+C=Cσ2sp2-2sp2134 pmπ2p-2pC-Cσ2sp3-2sp2144 pmC-Cσ2sp3-2sp3154 pmC#3,#4-Hσ2sp3-1s109 pm3% C- H+Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριοF -0,43C#4 -0,09C#2-#3 -0,06Η (C-H) +0,03C#2 +0,43

 Παραγωγή 
 Με απόσπαση υδραλογόνου 
Με απόσπαση ενός ατόμου υδραλογόνου από 1-αλο-2-φθορο-1-βουτάνιο, με καλύτερα αποτελέσματα αν το άλλο αλογόνο δεν είναι κι εκείνο φθόριο, παράγεται 2-φθορο-1-βουτένιο:Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1α:

 Με απόσπαση αλογόνου 
Με απόσπαση αλογόνου (X2) από 1,2-διαλο-2-φθοροβουτάνιο παράγεται  2-φθορο-1-βουτένιο. Καλύτερη απόδοση αν τα άλλα αλογόνα δεν είναι κι εκείνα φθόριοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.153, §6.3.1β.:

 Από 2-χλωρο-1-βουτένιο 
Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε 2-χλωρο-1-βουτένιο παράγεται 2-φθορο-1-βουτένιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.:


 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 
 Αντιδράσεις προσθήκης στο διπλό δεσμό 
Ενυδάτωση
1. Επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση). Παράγεται βουτανόνηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.3.:

 Αρχικά παράγεται 2-φθορο-2-βουτανόλη που αφυδροφθοριώνεται παράγοντας 1-βουτεν-2-όλη, η οποία τελικά ισομερειώνεται σε βουτανόνη.
2. Υδροβορίωση και στη συνέχεια επίδραση με υπεροξείδιο του υδρογόνου. Παράγεται τρι(2-φθοροβουτυλοβοράνιο και στη συνέχεια 2-φθορο-1-βουτανόληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.5.:

 Προσθήκη διβορανίου(6) έχει το ίδιο αποτέλεσμα.
3. Αντίδραση με οξικό υδράργυρο και έπειτα αναγωγή, αρχικά παράγεται 2-φθορο-1-βουτανόλη που αφυδροφθοριώνεται παράγοντας 1-βουτεν-2-όλη, η οποία τελικά ισομερειώνεται σε βουτανόνη:

4. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα αλλυλικής υδροξυλίωσης κατά Prins με επίδραση αλδεϋδών ή κετονών σε 1-προπεν-2-υλοφθορίδιο απουσία νερού. Π.χ. με μεθανάλη προκύπτει 3-φθορο-2-πεντεν-1-όλη:

 Προσθήκη υποαλογονώδους οξέως 

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε 2-φθορο-1-βουτένιο παράγεται 1-αλο-βουτανόνηΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.4.:

 Το HOX παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:

 Αρχικά παράγεται 1-αλο-2-φθοροβουτανόλη που αφυδροφθοριώνεται παράγοντας 1-αλο-2-βουτεν-2-όλη, η οποία τελικά ισομερειώνεται σε 1-αλοβουτανόνη.
Όλα τα παραπάνω ισχύουν για X≠F. Αν X=F τότε παράγεται 2,2-διφθορο-1-βουτανόλη:

 Καταλυτική υδρογόνωση 

Με καταλυτική υδρογόνωση 2-φθορο-1-βουτενίου σχηματίζεται 2-φθοροβουτάνιο. Π.χ.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6.:

 Αλογόνωση 

Με επίδραση αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε 2-φθορο-1-βουτένιο έχουμε προσθήκη στο διπλό δεσμό. Παράγεται 1,2-διαλο-2-φθοροβουτάνιο. Π.χ.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.2.:

 Υδραλογόνωση 

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε  2-φθορο-1-βουτένιο  παράγεται 2-αλο-2-φθοροβουτάνιοΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.1.:

 Υδροκυάνωση 

Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε 2-φθορο-1-βουτένιο παράγεται 2-μεθυλο-2-φθοροβουτανονιτρίλιο:

 Καταλυτική φορμυλίωση 

Με προσθήκη μεθανάλης (CO + H2) σε 2-φθορο-1-βουτένιο παράγεται μείγμα 3-φθοροπεντανάλης και 2-μεθυλο-2-φθοροβουτανάλης. Π.χ.:

 Τα παραπάνω μέταλλα που αναφέρονται στη θέση του καταλύτη χρησιμοποιούνται με τη μορφή συμπλόκων τους και όχι σε μεταλλική μορφή.
 Όπου . Εξαρτάται από την επιλογή του καταλύτη. Οι σχετικά ογκώδεις καταλύτες ευνοούν το δεύτερο παράγωγο.
 Διυδροξυλίωση 

Η διυδροξυλίωση προπενίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.:

1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου. Παράγει 1-υδροξυβουτανόνη:

2. Επίδραση καρβοξυλικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου. Παράγει 1-υδροξυβουτανόνη:

3. Μέθοδος Sharpless. Παράγει 1-υδροξυβουτανόνη:

4. Μέθοδος Woodward. Παράγει 1-υδροξυβουτανόνη:

 Στις μεθόδους 1-4 παράγεται αρχικά 2-φθορο-1,2-βουτανοδιόλη που αφυδροφθοριώνεται σχηματίζοντας 2-βουτεν-1,2-διόλη που με τη σειρά της ισομερειώνεται σε 1-υδροξυβουτανόνη.
5. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για 1,3-διυδροξυλίωση με επίδραση αλδεϋδών ή κετονών σε  2-φθορο-1-βουτένιο, παρουσία νερού. Αντίδραση Prins. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται 1-υδροξυ-3-πεντανόνη:

 Οζονόλυση 

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε 2-φθορο-1-βουτένιο, παράγεται ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε προπανοϋλοφθορίδιο και μεθανάληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.10.:

 Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου 

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγονται προπανικό οξύ και διοξείδιο του άνθρακαΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.8.:

 Προσθήκη αλδεϋδών ή κετονών κατά Prins 

Με επίδραση περίσσειας αλδεϋδών ή κετονών σε 2-φθορο-1-βουτένιο απουσία νερού, σε χαμηλή θερμοκρασία παράγεται παράγωγο διοξανίου. Π.χ. με μεθανάλη παράγεται σχεδόν ισομοριακό μείγμα 4-αιθυλο-4-φθορο-1,3-διοξάνιου και 5-αιθυλο-5-φθορο-1,3-διοξάνιου:
 100 px  120 px
 Αντίδραση Diels–Adler 

Κατά την επίδραση αλκαδιενίου (διένιου) σε 1-φθορο-1-βουτένιο (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη (αντίδραση Diels–Adler) που οδηγεί σε παραγωγή παραγώγου κυκλοεξενίου. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο παίρνουμε σχεδόν ισομοριακό μείγμα 4-αιθυλο-4-φθοροκυκλοεξένιου και 5-αιθυλο-5-φθοροκυκλοεξένιουΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 160, §6.10.2.:
 100 px  140 px

 Αντίδραση Pauson-Khand 

Κατά την επίδραση αλκίνια και μονοξειδίου του άνθρακα σε 2-φθορο-1-βουτένιο έχουμε την ονομαζόμενη αντίδραση Pauson-Khand που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοπεντενόνης. Π.χ. με αιθίνιο παράγεται 4-αιθυλο-4-φθορο-2-κυκλοπεντενόνη και 5-αιθυλο-5-φθορο-2-κυκλοπεντενόνη:
 100 px   100 px
 Καταλυτική προσθήκη οξυγόνου 

Κατά την καταλυτική προσθήκη οξυγόνου σε προπένιο σχηματίζεται 2-αιθυλο-2-φθοροξιράνιο. Π.χ.:
 140 px
 Πολυμερισμός 

Διακρίνονται τα ακόλουθα είδη πολυμερισμού 2-φθορο-1-βουτένιου, που όλα παράγουν πολυ-1-αιθυλο-1-φθοραιθυλένιο (PBF)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.11.:
1. Κατιονικός. Π.χ.:

2.. Ελευθέρων ριζών. Π.χ.:

 Όπου v ο βαθμός πολυμερισμού.

 Αντιδράσεις υποκατάστασης του φθορίου 

 Υποκατάσταση από υδροξύλιο 

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

 Αρχικά σχηματίζεται 1-βουτεν-2-όλη που ισομερειώνεται προς βουτανόνη.
 Υποκατάσταση από αλκοξύλιο 

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς 2-αλκοξυ-1-βουτένιο :

 Υποκατάσταση από αλκινύλιο 

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς αλκενίνιο [CH3CH2C(C≡CR)C=CH2]. Π.χ.:

 Υποκατάσταση από ακύλιo 

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) προς καρβοξυλικό 2-βουτενυλεστέρα (CH3CH2C(COOR)=CH2):

 Υποκατάσταση από κυάνιο 

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς 2-αιθυλο-2-προπενονιτρίλιο (CH3CH2C(CN)=CH2):

 Υποκατάσταση από αλκύλιο 

Με αλκυλολίθιο (RLi) προς αλκένιο:

  Υποκατάσταση από σουλφυδρύλιο 

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) προς βουτανοθειόνη (CH3CH2C(=S)CH2):

 Αρχικά παράγεται 1-βουτενο-2-θειόλη που ισομερειώνεται προς βουτανοθειόνη.
 Υποκατάσταση από αλκυλοσουλφίδιο 

Με θειολικό νάτριο (RSNa) προς 1-αλκυλοθειο-1-βουτένιο (CH3CH2C(SR)=CH2):

 Υποκατάσταση από νιτροομάδα 

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) προς 2-νιτρο-1-βουτένιο (CH3CH2C(NO2)=CH2)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = CH3CH2CH=CH, X = F.:

 Υποκατάσταση από φαινύλιο 

Με 2-βουτενυλίωση κατά Friedel-Crafts βενζολίου παράγεται 2-φαινυλο-1-βουτένιο:

 Υποκατάσταση από μέταλλα 

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται 1-βουτεν-2-υλολίθιο:

2. Με μαγνήσιο (Mg) (αντιδραστήριο Grignard)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5, R = CH3CH=CH, X = F.:

 Απόσπαση του υδροφθορίου 

Με επίδραση διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) σε αλκοόλη αφυδροφθοριώνεται προς 1-βουτίνιο και 1,2-βουταδιένιο:

 Προσθήκη καρβενίων 
Κατά την προσθήκη μεθυλενίου σε 2-φθορο-1-βουτένιο σχηματίζεται μείγμα από 2-φθορο-1-πεντένιο, 3-μεθυλο-2-φθορο-1-βουτένιο, 3-φθορο-2-πεντένιο και αιθυλο-1-φθοροκυκλοπροπάνιο.Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.7., σελ. 155, §6.7.3
 100 px

 Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:
 Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς CH2-H: Παράγεται 2-φθορο-1-πεντένιο, ένα αλκενυλαλογονίδιο.
 Παρεμβολή στους (2) δεσμούς C#3-H: Παράγεται 3-μεθυλο-2-φθορο-1-βουτένιο, ένα αλκενυλαλογονίδιο.
 Παρεμβολή στους (2) δεσμούς C#1-H: Παράγεται 3-φθορο-2-πεντένιο, ένα αλκενυλαλογονίδιο.
 Προσθήκη στον ένα (1) διπλό δεσμό: Παράγεται 1-αιθυλο-1-φθοροκυκλοπροπάνιο, ένα κυκλοαλκυλαλογονίδιο.

Προκύπτει επομένως μείγμα 1-φθορο-1-πεντενίου 37,5%, 2-φθορο-2-πεντενίου 25%, 3-μεθυλo-2-φθοροβουτενίου 25% και 1-αιθυλο-1-φθοροκυκλοπροπανίου 12,5%.
 Με τη χρήση διιωδομεθάνιου (CH2I2) και ψευδαργύρου (Zn) επικρατεί η προσθήκη, οπότε είναι:
  100 px

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

 Σημειώσεις και αναφορές 

Κατηγορία:Αλκενυλαλογονίδια
Κατηγορία:Οργανικές ενώσεις φθορίου
Κατηγορία:C4