Φθοραιθανάλη

Η **φθοραιθανάλη** ή **φθορακεταλδεΰδη** (αγγλικά: *fluoroethanal*) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και φθόριο, με μοριακό τύπο **C<sub>2</sub>H<sub>3</sub>ΟF** και ημισυντακτικό τύπο **FCH<sub>2</sub>CHO**. Είναι μια από τις απλούστερες αλαλδεΰδες, δηλαδή αλογονούχος αλδεΰδη.

## Ισομέρεια

Με βάση τον μοριακό της τύπο έχει τα ακόλουθα πέντε (5) ισομερή θέσης:
# Αιθανοϋλοφθορίδιο, ένα ακυλαλογονίδιο, με σύντομο συντακτικό τύπο CH3COF.
# Φθοροξυαιθένιο, ένας εστέρας του υποφθοριώδους οξέος (HOF),  με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=CHOF.
# 1-φθοραιθενόλη, μια ασταθής αλενόλη, με σύντομο συντακτικό τύπο CH2=C(F)OH, έλασσον ταυτομερές του αιθανοϋλοφθορίδιου.
# 2-φθοραιθενόλη, σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή, μια ασταθής αλενόλη, με σύντομο συντακτικό τύπο FCH=CHOH, έλασσον ταυτομερές της φθοραιθανάλης.
# Φθοροξιράνιο, ένα αλογονοπαράγωγο του οξιρανίου.

## Παραγωγή

### Με καταλυτική οξείδωση (2-φθοραιθυλο)βενζόλιου

Με καταλυτική οξείδωση (2-φθοραιθυλο)βενζόλιου (PhCH2CH2F) παράγεται φαινόλη (PhOH) και φθοραιθανάλη:

\mathrm{PhCH_2CH_2F + O_2 \xrightarrow{} PhOH + FCH_2CHO} 


### Με μερική οξείδωση 2-φθοραιθανόλης

Με μερική οξείδωση 2-φθοραιθανόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου:


\mathrm{3FCH_2CH_2OH + 2CrO_3 \xrightarrow{} 3FCH_2CHO + Cr_2O_3 + 3H_2O}



### Με οζονόλυση 1,4-διφθορο-2-βουτένιου

Με οζονόλυση 1,4-διφθορο-2-βουτενίου παράγεται τελικά φθοραιθανάλη:


\mathrm{FCH_2CH=CHCH_2F + \frac{2}{3}O_3 \xrightarrow{} 2FCH_2CHO}



### Με επίδραση υπεριωδικού οξέως σε 1,4-διφθορο-2,3-βουτανοδιόλη

Με επίδραση υπεριωδικού οξέος σε 1,4-διφθορο-2,3-βουτανοδιόλη παράγεται φθοραιθανάλη:


\mathrm{FCH_2CH(OH)CH(OH)CH_2F + HIO_4 \xrightarrow{}2FCH_2CHO + HIO_3 + H_2O}



### Από χλωραιθανάλη

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε χλωραιθανάλη, παράγεται φθοραιθανάλη:

\mathrm{2ClCH_2CHO + Hg_2F_2 \xrightarrow{} 2FCH_2CHO+ Hg_2Cl_2 \downarrow} 


## Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

* Η φθοραιθανάλη δρα σχεδόν αποκλειστικά ως αλδεΰδη, γιατί ο δεσμός C-F είναι πολύ σταθερός και είναι σχετικά δύσκολη, αν και όχι αδύνατη, η υποκατάσταση ή ή απόσπαση του φθορίου. Οι τυχόν τέτοιες (παράπλευρες) αντιδράσεις δεν αναφέρονται, όπως και τα προϊόντα τους που είναι πολύ μειοψηφικά.

### Αντιδράσεις καρβονυλίου

#### Ταυτομέρεια με 2-φθοραιθενόλη

Η φθοραιθανάλη βρίσκεται πάντα σε χημική ισορροπία με την ταυτομερή της 2-φθοραιθενόλη. Αυτή η χημική ισορροπία, μπορεί να καταλυθεί προς την επιθυμητή κατεύθυνση με παρουσία οξέων ή βάσεων:


\mathrm{FCH_2CHO \rightleftarrows FCH=CHOH}


* Το #2 άτομο άνθρακα συνδέεται με φθόριο, που είναι ηλεκτραρνητικότερο από το οξυγόνο, με το οποίο συνδέεται το #1. Έτσι, σε αντιδράσεις προσθήκης ενώσεων τύπου  δ+ABδ- σε αυτήν, το αποτέλεσμα είναι CH(F)BCH(A)OH.

#### Αναγωγή προς 2-φθοραιθανόλη

Με καταλυτική υδρογόνωση, μπορεί να αναχθεί η 2-φθοραιθανάλη προς 2-φθοραιθανόλη:


\mathrm{FCH_2CHO + H_2 \xrightarrow{Ni \; \acute{\eta} \; Pd \; \acute{\eta} \;  Pt} FCH_2CH_2OH }



#### Αναγωγή προς φθοραιθάνιο

Μπορεί να αναχθεί προς φθοραιθάνιο με την μεθόδο Wolff-Kishner


\mathrm{FCH_2CHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{-H_2O} FCH_2CH_2N=NH  \xrightarrow{KOH} CH_3CH_2F + N_2 }



#### Οξείδωση προς φθοραιθανικό οξύ

Μπορεί να οξειδωθεί προς φθοραιθανικό οξύ;

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο:


\mathrm{3FCH_2CHO + 2KMnO_4 + H_2SO_4 \xrightarrow{} 3FCH_2COOH + 2MnO_2 + K_2SO_4 + H_2O}



2. Με τριοξείδιο του χρωμίου:


\mathrm{3FCH_2CHO + 2CrO_3 \xrightarrow{} 3FCH_2COOH + Cr_2O_3}



3. Με οξυγόνο:


\mathrm{FCH_2CHO + O_2 \xrightarrow{} FCH_2CO_3H \xrightarrow{+FCH_2CHO} 2FCH_2COOH}



4. Με αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου):


\mathrm{FCH_2CHO + Ag_2O \xrightarrow{NH_4NO_3} FCH_2COOH + 2Ag \downarrow}



5. Με αντιδραστήρια Fehling:


\mathrm{FCH_2CHO + CuO \xrightarrow{NH_4NO_3} FCH_2COOH + Cu_2O \downarrow}



* Οι αντιδράσεις #4-5 παρουσιάζονται απλοποιημένες και χρησιμοποιούνται γενικά για την ανίχνευση αλδεϋδομάδας (-CHO).

#### Προσθήκη ύδατος

Με προσθήκη ύδατος σε φθοραιθανάλη παράγεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής 2-φθορο-1,1-αιθανοδιόλη:


\mathrm{FCH_2CHO + H_2O \rightleftarrows FCH_2CH(OH)_2 }



#### Προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιόλης παράγεται 2-φθορομεθυλο-1,3-διοξολάνιο:


\mathrm{FCH_2CHO + HOCH_2CH_2OH \xrightarrow{H^+} H_2O + }  **2-φθορομεθυλο-1,3-διοξολάνιο**


#### Προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης

Με προσθήκη 1,2-αιθανοδιθειόλης παράγεται 2-φθορομεθυλο-1,3-διθειολάνιο:


\mathrm{FCH_2CHO + HSCH_2CH_2SH \xrightarrow{H^+} H_2O + }  **2-φθορομεθυλο-1,3-διθειολάνιο**


* Το 2-φθορομεθυλο-1,3-διθειολάνιο μπορεί να υποστεί αποθείωση Raney με νικέλιο και υδρογόνο, σχηματίζοντας μίγμα από φθοραιθάνιο και αιθάνιο:


**2-φθορομεθυλο-1,3-διθειολάνιο**  \mathrm{+ 2H_2 \xrightarrow[Ni]{\triangle} CH_3CH_2F + CH_3CH_3 + 2H_2S }  


#### Αντιδράσεις με αζωτούχες ενώσεις

Αντιδρά με αρκετά είδη αζωτούχων ενώσεων του γενικού τύπου NH2A, όπου το A μπορεί να είναι υδρογόνο, αλκύλιο, υδροξύλιο, αμινοξάδα και διάφορα άλλα. Με βάση το γενικό τύπο η γενική αντίδραση είναι η ακόλουθη:


\mathrm{FCH_2CHO + NH_2A  \xrightarrow{} FCH_2CH=NA + H_2O}



*  Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:

1. Με αμμωνία παράγεται 2-φθοραιθανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = H:


\mathrm{FCH_2CHO + NH_3  \xrightarrow{} FCH_2CH=NH + H_2O}



2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται Ν-αλκυλο-2-φθοραιθανιμίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R:


\mathrm{FCH_2CHO + RNH_2 \xrightarrow{} FCH_2CH=NR + H_2O}



3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται 2-φθοραιθανοξίμη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH:


\mathrm{FCH_2CHO + NH_2OH \xrightarrow{} FCH_2CH=NOH + H_2O}



4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά 2-φθοραιθανυδραζόνη και με περίσσεια αιθανάλης δι(2-φθοραιθυλεν)αζίνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH2:


\mathrm{FCH_2CHO + NH_2NH_2  \xrightarrow{-H_2O} FCH_2CH=NNH_2 \xrightarrow{+FCH_2CHO} FCH_2CH=NN=CHCH_2F}



5. Με φαινυλυδραζίνη παράγεαι 1-(2-φθοραιθυλενο)-2-φαινυλυδραζόνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHPh::


\mathrm{FCH_2CHO + NH_2NHPh  \xrightarrow{} FCH_2CH=NNHPh + H_2O}



6. Με υδραζινομεθαναμίδιο παράγεται (2-(2-φθοραιθυλεν)υδραζινο)μεθαναμίδιο. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NCONH2:


\mathrm{FCH_2CHO + H_2NNHCONH_2  \xrightarrow{} FCH_2CH=NNHCONH_2 + H_2O}



#### Συμπύκνωση με δευτεροταγείς αμίνες

Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (RNHR') παράγεται αρχικά 1-(διαλκυλαμινο)-2-φθοραιθανόλη, η οποία στη συνέχεια με αφυδάτωση μπορεί να δώσει Ν,Ν-διαλκυλo-(2-φθορ)αιθεναμίνη:


\mathrm{FCH_2CHO + RNHR\acute{} \xrightarrow{} FCH_2CH(OH)N(R)R \acute{} \xrightarrow{\pi. H_2SO_4} FCH=CHN(R)R \acute{} + H_2O}



#### Συμπύκνωση με «ενεργές» μεθυλενομάδες

Με την επίδραση «ενεργών» μεθυλενομάδων, δηλαδή ενώσεων του γενικού τύπου XCH2Y, όπου X,Y ηλεκτραρνητικές ομάδες όπως π.χ. κυανομάδα (CN), καρβαλκοξυομάδα (COOR), έχουμε την αντίδραση Knoevenagel:


\mathrm{FCH_2CHO + XCH_2Y \xrightarrow{OH^-} FCH_2CH=CH(X)Y + H_2O }



#### Συμπύκνωση με α-αλεστέρες

Με επίδραση α-αλεστέρων (R'CHXCOOR) έχουμε την αντίδραση Darzen. Π.χ. με αλαιθανικό αλκυλεστέρα (XCH2COOR) τελικά παράγεται 1-καρβαλκοξυ-2-φθορομεθυλοξιράνιο:


\mathrm{FCH_2CHO + XCH_2COOR \xrightarrow{EtONa \; \acute{\eta} \; NaNH_2 \; \acute{\eta} \; Na}  HX + } **1-καρβαλκοξυ-2-φθορομεθυλοξιράνιο**


#### Επίδραση φωσφοροϋλιδίων

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph3P+C-(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 1,2-διαλκυλο-3-φθορο-1-προπένιο:


\mathrm{FCH_2CHO + Ph_3P^+C^-(R)R \acute{} \xrightarrow{} FCH_2CH=CH(R)R \acute{} + Ph_3PO } 


#### Προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων

Είναι δυνατή η προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων στο διπλό δεσμό C=Ο που περιέχει η φθοραιθανάλη. Π.χ.::

1. Με προσθήκη υδροκυανίου παράγεται αρχικά 2-υδροξυ-3-φθοροπροπανονιτρίλιο, από το οποίο με υδρόλυση μπορεί να παραχθεί 2-υδροξυ-3-φθοροπροπανικό οξύ:


\mathrm{FCH_2CHO + HCN \xrightarrow{} FCH_2CH(OH)CN \xrightarrow{+2H_2O} FCH_2CH(OH)COONH_4 \xrightarrow{+HCl} FCH_2CH(OH)COOH + NH_4Cl } 


2. Με προσθήκη όξινου θειικού νατρίου παράγεται 1-υδροξυ-2-φθοραιθανοσουλφονικό οξύ:


\mathrm{FCH_2CHO + NaHSO_3 \xrightarrow{} FCH_2CH(OH)SO_3Na \xrightarrow{+HCl} FCH_2CH(OH)SO_3H + NaCl } 


3. Με προσθήκη αλκυλομαγνησιοαλογονιδίου (RMgX) παράγεται 1-αλκυλο-1-υδροξυ-2-φθοραιθανόλη:


\mathrm{FCH_2CHO + RMgX \xrightarrow{} FCH_2CH(OMgX)R \xrightarrow{+H_2O} FCH_2CH(OH)R + Mg(OH)X \downarrow } 


4. Με προσθήκη πενταχλωριούχου φωσφόρου παράγεται 1,1-διχλωρο-2-φθοραιθάνιο:


\mathrm{FCH_2CHO + PCl_5 \xrightarrow{} FCH_2CHCl_2 + POCl_3} 


#### Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X2) έχουμε προσθήκη του στην ταυτομερή 2-φθοραιθενόλη. Παράγεται αρχικά η ασταθής 1,2-διαλο-2-φθοραιθανόλη που αφυδραλογονώνεται σχηματίζοντας τελικά αλοφθοραιθανάλη:


\mathrm{FCH=CHOH + X_2 \xrightarrow{} CHFXCH(X)OH \xrightarrow{} CHFXCHO + HX} 


#### Επίδραση υδραζωτικού οξέος

Με επίδραση υδραζωτικού οξέος παράγεται φθοραιθανονιτρίλιο και φθορομεθυλαμινομεθανάλη:


\mathrm{2FCH_2CHO + HN_3 \xrightarrow{H_2SO_4} FCH_2CN + FCH_2NHCHO + N_2 \uparrow} 


#### Προσθήκη αλκοολών

Με προσθήκη αλκοόλης (ROH) παράγεται αρχικά 1-αλκοξυ-2-φθοραιθανόλη και έπειτα, με περίσσεια αλκοόλης 1,1-διαλκοξυ-2-φθοραιθάνιο:


\mathrm{FCH_2CHO + ROH \xrightarrow{H^+} FCH_2CH(OR)OH \xrightarrow{+ROH} FCH_2CH(OR)_2 + H_2O} 


#### Τριμερισμός

Με επίδραση οξέος μπορεί να υποστεί τριμερισμό προς 2,4,6-τρι(φθορομεθυλο)-1,3,5-τριοξάνιο:


\mathrm{3FCH_2CHO  \xrightarrow{H^+} } + **2,4,6-τρι(φθορομεθυλο)-1,3,5-τριοξάνιο**


#### Αντίδραση Stracker

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε 2-φθοραιθανάλη παράγεται αρχικά 2-αμινο-3-φθοροπροπανονιτρίλιο και στη συνέχεια, με υδρόλυση, 2-αμινο-3-φθοροπροπανικό οξύ:

\mathrm{FCH_2CHO + HCN + NH_3 \xrightarrow{-H_2O} FCH_2CH(NH_2)CN \xrightarrow{+2H_2O} FCH_2CH(NH_2)COOH  + NH_3} 


#### Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια

Με επίδραση φθοραιθανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά 2-φθορομεθυλοξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi):

\mathrm{
CH_2=CH_2 + FCH_2CHO \xrightarrow{hv}} **2-φθορομεθυλοξετάνιο**


### Αντιδράσεις υποκατάστασης του φθορίου

* Οι αντιδράσεις είναι πολύ πιο αργές σε σύγκριση με τις αντίστοιχες αλαιθανάλες των άλλων αλογόνων.

#### Υποκατάσταση από χλώριο

Με επίδραση χλωριούχου ασβεστίου σε φθοραιθανάλη παράγεται χλωραιθανάλη:

\mathrm{2FCH_2CHO + CaCl_2 \xrightarrow{} 2ClCH_2CHO + CaF_2 \downarrow}


#### Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται φαινυλαιθανάλη:

\mathrm{PhH + FCH_2CHO \xrightarrow{AlF_3} PhCH_2CHO + HF}



### Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται αιθανόλη:


\mathrm{4FCH_2CHO + 2LiAlH_4 \xrightarrow{} 4CH_3CH_2OH + LiF + AlF_3 + LiAlO_2}


2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται αιθανόλη:


\mathrm{FCH_2CHO + 2Zn + 3HF \xrightarrow{} CH_3CH_2OH + 2ZnF_2}


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


\mathrm{FCH_2CHO + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} CH_3CHO + SiH_3F}


4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.:

\mathrm{FCH_2CHO + RSnH_3 \xrightarrow{} CH_3CHO + RSnH_2F}  


### Αντίδραση απόσπασης

Με απόσπαση υδροφθορίου (HF) από φθοραιθανάλη παράγεται αιθενόνη:

\mathrm{FCH_2CHO + NaOH \xrightarrow[\triangle]{ROH} CH_2=CO + NaF + H_2O }


### Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται 2-φθοροπροπανάλη, φθοροπροπανόνη και φθορομεθυλοξιράνιο:


\mathrm{FCH_2CHO + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{1}{2} CH_3CHFCHO + \frac{1}{4} FCH_2COCH_3 + KCl + H_2O + \frac{1}{4}}  **φθορομεθυλοξιράνιο**


## Αναφορές και σημειώσεις


## 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
* Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.

Κατηγορία:Αλαλκανάλες
Κατηγορία:Οργανικές ενώσεις φθορίου
Κατηγορία:C2