Φθοροχλωρομεθάνιο

Το **φθοροχλωρομεθάνιο** (αγγλικά: *chlorofluoromethane*) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο, φθόριο και χλώριο, με μοριακό τύπο **CH<sub>2</sub>ClF**, αλλά συμβολίζεται επίσης συχνά συντομογραφικά ως **R31** ή **HCFC-31**. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των διαλαλκανίων και ειδικότερα στους φθοροχλωράνθρακες. Το χημικά καθαρό φθοροχλωρομεθάνιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή θερμοκρασία 25&nbsp;°C και υπό πίεση 1 atm, είναι αέριο. Θεωρητικά προκύπτει από το μεθάνιο, αν αντικατασταθούν δύο (2) άτομα υδρογόνου από ένα (1) άτομο φθορίου και ένα (1) άτομο χλωρίου. Η κρυσταλλική δομή του στερεοποιημένου φθοροχλωρομεθανίου είναι μονοκλινής με συμμετρία ομάδας P21 και κρυσταλλογραφικές σταθερές a = 6,7676, b = 4,1477, c = 5,0206 (·10−1 nm), β = 108,205°.

Στην ατμόσφαιρα, σε ύψος 22 χλμ. υπάρχει σε ίχνη (148 ppt).

Χρησιμοποιήθηκε ως ψυκτικό υγρό με δυναμικό καταστροφής όζοντος 0,02.

## Ονοματολογία

Η ονομασία «φθοροχλωρομεθάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «μεθ-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου άνθρακα ανά μόριο 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. Τα αρχικά προθέματα «φθορο-» και «χλωρο-» δηλώνουν την παρουσία ενός (1) ατόμου φθορίου και ενός (1) ατόμου χλωρίου ανά μόριο της ένωσης. Το «φθορο-» μπαίνει πρώτο (στα ελληνικά), γιατί τα προθέματα μπαίνουν κατ' αλφαβητική σειρά, στη γλώσσα που γράφεται το όνομα και φυσικά φ 



## Παραγωγή

### Με μερική υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο

Με επίδραση Hg2F2 σε διχλωρομεθάνιο:

\mathrm{2CH_2Cl_2 + Hg_2F_2 \xrightarrow{} 2CH_2ClF + Hg_2Cl_2 \downarrow} 


## Χημικές ιδιότητες

### Αντιδράσεις υποκατάστασης

* Δίνει αντιδράσεις υποκατάστασης σχεδόν αποκλειστικά με το χλώριο που είναι πολύ καλύτερο πυρηνόφιλο. Οι δεσμοί C-F είναι πολύ ισχυροί και διασπούνται μόνο κάτω από πολύ έντονες συνθήκες.

#### Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Υδρόλυση προς την ασταθή φθορομεθανόλη, που τελικά μετατρέπεται σε μεθανάλη:

\mathrm{CH_2ClF + NaOH \xrightarrow{-NaCl} FCH_2OH \xrightarrow{-HF} HCHO}


#### Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με RONa μετατρέπεται σε αλκοξυφθορομεθάνιο:

\mathrm{CH_2ClF + RONa \xrightarrow{} FCH_2OR + NaCl} 


#### Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με RC≡CNa μετατρέπεται σε φθοραλκίνιο:

\mathrm{CH_2ClF + RC \equiv CNa \xrightarrow{} RC \equiv CCH_2F + NaCl} 


#### Υποκατάσταση από ακύλιο

Με RCOONa μετατρέπεται σε αλκανικό φθορομεθυλεστέρα:

\mathrm{CH_2ClF + RCOONa \xrightarrow{} RCOOCH_2F +NaCl} 


#### Υποκατάσταση από κυάνιο

Με NaCN μετατρέπεται σε φθοραιθανονιτρίλιο:

\mathrm{CH_2ClF + NaCN \xrightarrow{} FCH_2CN + NaCl} 


#### Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με RNa μετατρέπεται σε (φθορομεθυλ)αλκάνιο:

\mathrm{CH_2ClF + RNa \xrightarrow{} RCH_2F + NaCl} 


#### Υποκατάσταση από υδροθειομάδα

Με NaSH μετατρέπεται αρχικά στην ασταθή φθορομεθανοθειόλη, που τελικά μετατρέπεται σε μεθανοθειάλη:

\mathrm{CH_2ClF + NaSH \xrightarrow{-NaCl} FCH_2SH \xrightarrow{-HF} HCHS} 


#### Υποκατάσταση από θειαλκύλιο

Με RSNa μετατρέπεται σε (αλκυλοθειο)φθορομεθάνιο:

\mathrm{CH_2ClF + RSNa \xrightarrow{} RSCH_2F + NaCl} 


#### Υποκατάσταση από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) μετατρέπεται σε διφθορομεθάνιο:

\mathrm{2CH_2ClF + Hg_2F_2 \xrightarrow{} 2CH_2F_2 + Hg_2Cl_2 \downarrow} 


#### Υποκατάσταση από ιώδιο

Με ιωδιούχο κάλιο (ΚΙ) μετατρέπεται σε ιωδοφθορομεθάνιο:

\mathrm{CH_2ClF + KI \xrightarrow{} CH_2FI + KCl} 


#### Υποκατάσταση από αμινομάδα

Με αμμωνία (NH3) μετατρέπεται αρχικά σε ασταθή φθορομεθαναμίνη, που τελικά μετατρέπεται σε μεθανιμίνη:

\mathrm{CH_2FCl + NH_3 \xrightarrow{-HCl} FCH_2NH_2 \xrightarrow{} CH_2=NH + HF} 


#### Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα

Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) μετατρέπεται αρχικά σε ασταθή N-αλκυλοφθορομεθαναμίνη, που τελικά μετατρέπεται σε N-αλκυλομεθανιμίνη:

\mathrm{CH_2ClF + RNH_2 \xrightarrow{-HCl} FCH_2NHR \xrightarrow{} RN=CH_2 + HF} 


#### Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα

Με δευτεροταγείς αμίνες (RNHR, όπου R μονοσθενείς οργανικές ρίζες, όχι υποχρεωτικά ίδιες) μετατρέπεται σε N,N-διαλκυλοφθορομεθαναμίνη:

\mathrm{CH_2ClF + RNHR \xrightarrow{} FCH_2NR_2 + HCl} 


#### Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα

Με τριτοταγείς αμίνες (R3N, όπου R μονοσθενείς οργανικές ρίζες, όχι υποχρεωτικά ίδιες) μετατρέπεται σε χλωριούχο N,N,N-διαλκυλο(φθορομεθυλ)αμμώνιο:

\mathrm{CH_2ClF + R_3N \xrightarrow{} [FCH_2N^+R_3]Cl^-} 


#### Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη (PH3) μετατρέπεται αρχικά στην ασταθή φθορομεθανοφωσφαμίνη, που τελικά μετατρέπεται σε μεθυλενοφωσφίνη:

\mathrm{CH_2ClF + PH_3 \xrightarrow{-HCl} FCH_2PH_2 \xrightarrow{} CH_2=PH + HF} 


#### Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με NaNO2 μετατρέπεται σε φθορονιτρομεθάνιο:

\mathrm{CH_2ClF + NaNO_2 \xrightarrow{} FCH_2NO_2 + NaCl} 


#### Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται (φθορομεθυλο)βενζόλιο.:

\mathrm{PhH + CH_2ClF \xrightarrow[-HCl]{AlCl_3} PhCH_2F \xrightarrow[+PhH]{AlCl_3} PhCH_2Ph}



### Περιφθορίωση

Το φθοροχλωρομεθάνιο αντιδρά με το τριφθοριούχο κοβάλτιο, αντικαθιστώντας όλα τα άτομα υδρογόνου με άτομα φθορίου. Έτσι παράγεται (κυρίως) τριφθοροχλωρομεθάνιο:

\mathrm{CH_2ClF + 2CoF_3 \xrightarrow{} CF_3Cl + 2HF + 2CoF_2} 


### Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4), παράγεται μεθάνιο:


\mathrm{2CH_2ClF + LiAlH_4 \xrightarrow{} 2CH_4 + LiF + AlFCl_2}


2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ, παράγεται αρχικά φθορομεθάνιο, και στη συνέχεια μεθάνιο:


\mathrm{CH_2ClF + Zn + HCl \xrightarrow{-ZnCl_2} CH_3F  \xrightarrow{+ Zn + HCl}  CH_4 + ZnFCl}


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


\mathrm{CH_2ClF + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} CH_4 + SiH_2ClF}


4. Αναγωγή από ένα κασσιτεράνιο, παράγεται μεθάνιο. Π.χ.:

\mathrm{CH_2ClF + SnH_4 \xrightarrow{} CH_4 + SnH_2ClF} 


### Αντιδράσεις προσθήκης

1. Σε αλκένια. Για παράδειγμα, με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 1-φθορο-3-χλωροπροπάνιο:


\mathrm{CH_2ClF + CH_2=CH_2 \xrightarrow{} ClCH_2CH_2CH_2F}


2. Σε αλκίνια. Για παράδειγμα, με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 1-φθορο-3-χλωροπροπένιο:


\mathrm{CH_2ClF + HC \equiv CH \xrightarrow{} FCH=CHCH_2Cl}


3. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Για παράδειγμα, με κυκλοπροπάνιο παράγει 1-φθορο-4-χλωροβουτάνιο:

40px|κυκλοπροπάνιο  \mathrm{+ CH_2ClF \xrightarrow{} ClCH_2CH_2CH_2CH_2F} 

4. Σε αλκαδιένια. Για παράδειγμα, με 1,3-βουταδιένιο παράγει 1-φθορο-5-χλωρο-2-πεντένιο:


\mathrm{CH_2ClF + CH_2=CHCH=CH_2 \xrightarrow{} FCH_2CH=CHCH_2CH_2Cl}


5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Για παράδειγμα, με εποξυαιθάνιο παράγει 1-χλωρομεθοξυ-2-φθοραιθάνιο:

30 px  \mathrm{+ CH_2ClF \xrightarrow{} FCH_2CH_2OCH_2Cl} 


### Παραγωγή καρβενίων

#### Παραγωγή και παρεμβολή φθορομεθυλενίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υδροξείδιου του καλίου αποσπάται υδροχλώριο παράγοντας φθορομεθυλένιο:

\mathrm{CH_2ClF + KOH \xrightarrow{} [:CHF] + KCl + H_2O}

* Το ασταθές φθορομεθυλένιο στη συνέχεια συμπεριφέρεται σα δίριζα και παρεμβάλλεται σε δεσμούς C-Η ή προσθέτεται σε πολλαπλούς δεσμούς, σχηματίζοντας τριμελή δακτύλιο. Παραδείγματα:

1. Παρεμβολή στον εαυτό του. Παράγεται 1,2-διφθορο-1-χλωραιθάνιο:

\mathrm{2CH_2ClF + KOH \xrightarrow{} FCH_2CHFCl + KCl + H_2O}


2. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθένιο. Παράγεται μίγμα από 3-φθοροπροπένιο και φθοροκυκλοπροπάνιο:

\mathrm{CH_2=CH_2 + CH_2ClF + KOH \xrightarrow{} \frac{4}{5} FCH_2CH=CH_2 + KCl + H_2O + \frac{1}{5}} 20 px


3. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθίνιο. Παράγεται μίγμα από 3-φθοροπροπίνιο και 3-φθοροκυκλοπροπένιο:

\mathrm{HC \equiv CH + CH_2ClF + KOH \xrightarrow{} \frac{2}{3} FCH_2C \equiv CH + KCl + H_2O + \frac{1}{3} (FCHCH=CH)}


4. Παρεμβολή και προσθήκη στο βενζόλιο. Παράγεται μίγμα από (φθορομεθυλο)βενζόλιο και 7-φθοροκυκλοεπτατριένιο:


\mathrm{PhH + CH_3ClF + KOH \xrightarrow{} \frac{1}{2} PhCH_2F + KCl + H_2O + \frac{1}{2} (FCHCH=CHCH=CH=CH) }


5. Παρεμβολή και προσθήκη στη μεθανάλη. Παράγεται μίγμα από φθοραιθανάλη και φθοροξιράνιο:


\mathrm{HCHO + CH_2ClF + KOH \xrightarrow{} KCl + H_2O + \frac{2}{3} FCH_2CHO + \frac{1}{3}}  50 px


#### Παραγωγή και παρεμβολή μεθυλενίου

* Είναι δυνατή η απόσπαση ClF με χρήση ιδιαίτερα ηλεκτροθετικών μετάλλων όπως κάλιο, νάτριο, μαγνήσιο ή και ψευδάργυρος, παράγοντας μεθυλένιο. Τα δισθενή μέταλλα ευνοούν ιδιαίτερα τις κυκλικές προσθήκες. Έτσι έχουμε τα ακόλουθα παραδείγματα, αν και στην πράξη για τις αντιδράσεις αυτές είναι προτιμητέο το μίγμα ψευδαργύρου - διιωδομεθανίου:
1. Παρεμβολή στον εαυτό του. Παράγεται 1-φθορο-1-χλωραιθάνιο:

\mathrm{2CH_2ClF + Zn \xrightarrow{} CH_3CH_2ClF + ZnClF}


2. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθένιο. Παράγεται σε μεγάλο ποσοστό κυκλοπροπάνιο:

\mathrm{CH_2=CH_2 + CH_2ClF + Zn \xrightarrow{} ZnFCl + } 40 px


3. Παρεμβολή και προσθήκη στο αιθίνιο. Παράγεται σε μεγάλο ποσοστό κυκλοπροπένιο:

\mathrm{HC \equiv CH + CH_2ClF + Zn \xrightarrow{} ZnFCl +} 40 px


4. Παρεμβολή και προσθήκη στο βενζόλιο. Παράγεται σε μεγάλο ποσοστό κυκλoεπτατριένιο:


\mathrm{PhH + CH_2ClF + Zn \xrightarrow{} ZnClF +} 30 px


5. Παρεμβολή και προσθήκη στη μεθανάλη. Παράγεται σε μεγάλο ποσοστό οξιράνιο:


\mathrm{HCHO + CH_2ClF + Zn \xrightarrow{} ZnClF +}  30 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:Διαλαλκάνια
Κατηγορία:Αλομεθάνια
Κατηγορία:Φθοροχλωράνθρακες