Το **3-φθορoπροπανικό οξύ** ή **3-φθοροπροπιονικό οξύ** (αγγλικά *3-fluoropropanoic acid* ή *3-fluoropropionic acid*) είναι οργανική χημική ένωση με μοριακό τύπο **C3H5FO2**, αν και συνηθέστερα παριστάνεται ως **CH2FCH2COOH**. Πιο συγκεκριμένα, πρόκειται για το απλούστερο β-φθοροκαρβοξυλικό οξύ.

Ονοματολογία
------------

Κατά τη συστηματική ονοματολογία κατά IUPAC, η ένωση θεωρείται υποκατεστημένο προπανικό οξύ, δηλαδή προπανικό οξύ, ένα (1) άτομο υδρογόνου του αιθυλίου του οποίου, έχει αντικατασταθεί από ένα άτομο φθορίου. Πιο αναλυτικά, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ικό οξύ» φανερώνει ότι η ένωση είναι ένα καρβοξυλικό οξύ, δηλαδή ότι κύρια χαρακτηριστική ομάδα της ένωσης είναι ένα καρβοξύλιο (-COOH). Το αρχικό πρόθεμα «φθορ(ο)-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου φθορίου ανά μόριο της ένωσης. Η χρήση του αριθμού θέσης (3-) είναι απαραίτητη σε αυτήν την ένωση, γιατί υπάρχει και το ισομερές 2-φθοροπροπανικό οξύ.

* Ενίοτε χρησιμοποιείται το β- αντί του 3-.

Μοριακή δομή
------------

Η μοριακή δομή του μπορεί να βρεθεί από την αντίστοιχη του προπανικού οξέος με αντικατάσταση ενός ατόμου υδρογόνου, από το α- άτομο άνθρακα του αιθυλίου του από άτομο φθορίου. Η ενέργεια δεσμού C-F ανέρχεται σε 552 kJ/mol. Ο δεσμός αυτός είναι πολύ σταθερός και έχει μεγάλη πολικότητα, αγγίζοντας τα όρια ετεροπολικού δεσμού.

|  |
| --- |
| **Δεσμοί** |
| Δεσμός | τύπος δεσμού | ηλεκτρονική δομή | Μήκος δεσμού | Ιονισμός |
| C-F | σ | 2sp³-2sp³ | 135 pm | 43% C+ F- |
| C#2-H
C#3-H | σ | 2sp³-1s | 109 pm | 3% C- H+ |
| C#2-C#1 | σ | 2sp³-2sp² | 151 pm |  |
| C#3-C#2 | σ | 2sp³-2sp³ | 154 pm |  |
| C=O | σ
π | 2sp²-2sp²
2p-2p | 132 pm | 19% C+ O- |
| C-O | σ | 2sp²-2sp³ | 147 pm | 19% C+ O- |
| O-H | σ | 2sp³-1s | 96 pm | 32% O- H+ |
| **Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο** |
| O (OH) | -0,51 |
| F | -0,43 |
| O (=O) | -0,38 |
| C#2 | -0,06 |
| H (HC) | +0,03 |
| H (OH) | +0,32 |
| C#3 | +0,37 |
| C#1 | +0,57 |
|

Παραγωγή
--------

### Με υποκατάσταση υδροξυλίου από φθόριο

Με επίδραση υδροφθορίου (HF) σε 3-υδροξυπροπανικό οξύ [HOCH2CH2COOH] μπορεί να υποκατασταθεί το ενδιάμεσα παραγώμενο υδροξώνιο (H3O+) από φθόριο:

{\displaystyle \mathrm {HOCH\_{2}CH\_{2}COOH+HF{\xrightarrow {ZnF\_{2}}}CH\_{2}FCH\_{2}COOH+H\_{2}O} }

### Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε 3-χλωροπροπανικό οξύ [CH2ClCH2COOH] μπορεί να υποκατασταθεί το χλώριο από φθόριο, γιατί ο σχηματισμός δυσδυάλυτου χλωριούχου υφυδραργύρου μετακινεί τη χημική ισορροπία της αντίδρασης προς τα δεξιά:

{\displaystyle \mathrm {2CH\_{2}ClCH\_{2}COOH+Hg\_{2}F\_{2}{\xrightarrow {}}2CH\_{2}FCH\_{2}COOH+Hg\_{2}Cl\_{2}\downarrow } }

Παρόμοια υποκατάσταση συμβαίνει και με χρήση φθοριούχου αργύρου (AgF):

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}ClCH\_{2}COOH+AgF{\xrightarrow {}}CH\_{2}FCH\_{2}COOH+AgCl\downarrow } }

* Αντί του 3-χλωροπροπανικού οξέος χρησιμοποιούνται επίσης ως πρόδρομες ύλες και εστέρες του, όπως για παράδειγμα o 3-χλωροπροπανικός μεθυλεστέρας (CH2ClCH2COOCH3). Σε αυτήν την περίπτωση σχηματίζεται αρχικά ο 3-φθορπροπανικός μεθυλεστέρας (CH2FCH2COOCH3), που μπορεί στη συνέχεια να υδρολυθεί σε 3-φθοροπροπανικό οξύ.

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα
------------------------------

Το 3-φθοροπροπανικό οξυ συνδυάζει τις ιδιότητες καρβοξυλικού οξέος και φθοροπαραγώγου.

### ΄Οξινος χαρακτήρας και καρβονικά άλατα

Το 3-φθοροπροπανικό οξύ είναι ένα ασθενές μονοβασικό οξύ. Τα τέσσερα (4) άτομα υδρογόνου του φθοραιθυλίου δεν αντικαθιστώνται από μέταλλα αλλά παρ' όλα αυτά το 3-φθοροπροπανικό οξύ αντιδρά με ορισμένα μέταλλα μέταλλα και βάσεις σχηματίζοντας άλατα με σύγχρονη έκλυση υδρογόνου ή νερού αντίστοιχα:

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}FCH\_{2}COOH{\rightleftarrows }CH\_{2}FCH\_{2}COO^{-}+H^{+}} }

(Αντίδραση διάστασης)

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}FCH\_{2}COOH+Na{\xrightarrow {}}CH\_{2}FCH\_{2}COONa+H\_{2}\uparrow } }

(Επίδραση μετάλλων ηλεκτροθετικότερων του υδρογόνου)

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}FCH\_{2}COOH+NaOH{\xrightarrow {}}CH\_{2}FCH\_{2}COONa+H\_{2}O} }

(Αντίδραση εξουδετέρωσης)

### Αποκαρβοξυλίωση

1. Με θέρμανση 3-φθοροπροπανικού νατρίου παίρνουμε διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και φθοραιθάνιο (CH3CH2F) :

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}FCH\_{2}COOH+NaOH{\xrightarrow {}}CH\_{2}FCH\_{2}COONa+H\_{2}O{\xrightarrow {\triangle }}CH\_{3}CH\_{2}F\uparrow +NaOH+CO\_{2}\uparrow } }

2. Με ηλεκτρόλυση 3-φθοροπροπανικού νατρίου (μέθοδος Kolbe), παράγονται διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και 1,4-διφθορoβουτάνιο (FCH2CH2CH2CH2F):

{\displaystyle \mathrm {2CH\_{2}FCH\_{2}COOH+2NaOH{\xrightarrow {}}2CH\_{2}FCH\_{2}COONa+2H\_{2}O{\xrightarrow {\eta \lambda \epsilon \kappa \tau \rho {\acute {o}}\lambda \upsilon \sigma \eta }}FCH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}F+2NaOH+2CO\_{2}\uparrow } }

3. Με θέρμανση αλάτων του με ασβέστιο (ή βάριο) παράγεται 1,5-διφθοροπεντανόνη (FCH2CH2COCH2CH2F):

{\displaystyle \mathrm {(CH\_{2}FCH\_{2}COO)\_{2}Ca{\xrightarrow {\triangle }}CH\_{2}FCH\_{2}COCH\_{2}CH\_{2}F+CaCO\_{3}\downarrow } }

4. Με επίδραση βρωμίου σε 3-φθοροπροπανικό άργυρο παράγεται 1-βρωμο-2-φθοραιθάνιο - Αντίδραση Hunsdiecker:

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}FCH\_{2}COOAg+Br\_{2}{\xrightarrow {}}FCH\_{2}CH\_{2}Br+AgBr\downarrow +CO\_{2}\uparrow } }

### Αναγωγή

1. Τo 3-φθοροπροπανικό οξύ ανάγεται με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) (κυρίως) προς 1-προπανόλη:

{\displaystyle \mathrm {4FCH\_{2}CH\_{2}COOH+3LiAlH\_{4}{\xrightarrow {}}4CH\_{3}CH\_{2}CH\_{2}OH+2LiAlO\_{2}+LiF+AlF\_{3}} }

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}FCH\_{2}COOH+Zn+HCl{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}COOH+ZnClF} }

3. Με σιλάνιο (SiH4), παρουσία τριφθοριούχου βορίου (BF3) παράγεται προπανικό οξύ:

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}FCH\_{2}COOH+SiH\_{4}{\xrightarrow {BF\_{3}}}CH\_{3}CH\_{2}COOH+SiH\_{3}F} }

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο (RSnH3). Παράγεται προπανικό οξύ. Π.χ.:{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}FCH\_{2}COOH+RSnH\_{3}{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}COOH+RSnH\_{2}F} }

### Οξείδωση

Τo 3-φθοροπροπανικό οξύ οξειδώνεται σε 3-φθοροπροπανικό υπεροξύ από το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), σε όξινο περιβάλλον:

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}FCH\_{2}COOH+H\_{2}O\_{2}{\xrightarrow {H^{+}}}CH\_{2}FCH\_{2}CO\_{3}H+H\_{2}O} }

### Εστεροποίηση

* Με επίδραση αλκοολών παράγονται 2-φθοροπροπανικοί εστέρες:

### Αλογόνωση

1. Με επίδραση αλογόνων, παρουσία ερυθρού φωσφόρου, παράγεται 2-αλο-2-φθοροπροπανικό οξύ:

* Η επίδραση φθορίου (F2) αποφεύγεται για λόγους ασφαλείας.

2. Με επίδραση αλογονωτικών μέσων παράγονται 3-φθοροπραποϋλαλογονίδια::

α. Με SOCl2:
β. Με PCl5:
γ. Με PX3, όπου X: Cl, Br, I.
### Υποκατάσταση από χλώριο

Με επίδραση χλωριούχου ασβεστίου (CaCl2) σε 3-φθοροπροπανικό οξύ παράγεται 3-χλωροπροπανικό οξύ:

### Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται 3-φαινυλοπροπανικό οξύ:

### Επίδραση καρβενίων

Με επίδραση καρβενίων παράγεται ένα μείγμα προϊόντων. Π.χ. με μεθυλένιο έχουμε περίπου την παρακάτω στοιχειομετρική εξίσωση:

**3-φθοραιθυλοξιρανόλη**

* Η παραπάνω στοιχειομετρική εξίσωση είναι άθροισμα κατά μέλη των ακόλουθων δράσεων:

1. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#3-H. Παράγεται 3-φθοροβουτανικό οξύ, ένα αλοκαρβοξυλικό οξύ.
2. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς C#2-H. Παράγεται μεθυλο-3-φθοροπροπανικό οξύ, ένα αλοκαρβοξυλικό οξύ.
3. Παρεμβολή στον ένα (1) δεσμό O-H. Παράγεται 3-φθοροπροπανικός μεθυλεστέρας, ο μεθυλεστέρας του 3-φθοροπροπανικού οξέος.
4. Κυκλοπροσθήκη στον ένα (1) δεσμό C=O. Παράγεται 3-φθοραιθυλοξιρανόλη, μια ετεροκυκλική αλκοόλη.

* Συνολικά δηλαδή τρία (3) παράγωγα προϊόντα, που είναι πρακτικά ισοδύναμα (σ' αυτήν την περίπτωση) σε παραγωγή, εξαιτίας της μεγάλης δραστικότητας του μεθυλενίου, που ως δίριζα δίνει σχεδόν απόλυτα κινητικές (δηλαδή όχι εκλεκτικές) τις αντιδράσεις του.

Πηγές
-----

* Ν. Αλεξάνδρου, *Γενική Οργανική Χημεία*, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
* 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
* Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
* Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
* Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.

Aναφορές και σημειώσεις
-----------------------

1. ↑  τόπος PubChem
2. ↑  Τα 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.
3. ↑  «Selected Bond Energies and Bond Lengths» (PDF). *chem.tamu.edu/*. [*νεκρός σύνδεσμος*]
4. ↑  Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
5. ↑  Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.1, R = CH2COOH, X = F.
6. ↑  Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
7. ↑  Acetic Acid and Its Derivatives (Chemical Industries) von V. Agreda, J. Zoeller, und Agreda H. Agreda von Marcel Dekker Inc (Gebundene Ausgabe - 16. Dezember 1992), ISBN 0-8247-8792-7.

|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| π • σ • ε
Καρβοξυλικά οξέα |
| --- |
|  |
| **Αλκανικά οξέα** | 
Μυρμηκικό οξύ  · Οξικό οξύ  · Προπιονικό οξύ  · Βουτυρικό οξύ  · Ισοβουτυρικό οξύ  · Βαλερικό οξύ  · Καπροϊκό οξύ  · Εναθικό οξύ  · Καπρυλικό οξύ  · Πελαργονικό οξύ  · Καπρικό οξύ  · Λαυρικό οξύ  · Μυριστικό οξύ  · Παλμιτικό οξύ  · Στεαρικό οξύ  · Αραχιδικό οξύ  · Βαχενικό οξύ  · Λιγνοκερικό οξύ |
|  |
| **Αλκενικά οξέα** | 
Ακρυλικό οξύ  · Κροτονικό οξύ  · 3-βουτενικό οξύ  · Μεθυλοπροπενικό οξύ |
|  |
| **Αλκινικά οξέα** | 
Προπιολικό οξύ |
|  |
| **Αλκαδιενικά οξέα** | 
Σορβικό οξύ |
|  |
| **Αλκανοδιικά οξέα** | 
Οξαλικό οξύ  · Μηλονικό οξύ  · Ηλεκτρικό οξύ  · Γλουταρικό οξύ  · Αδιπικό οξύ |
|  |
| **Αλκενοδιικά οξέα** | 
Μηλεϊνικό οξύ  · Φουμαρικό οξύ |
|  |
| **Αρωματικά οξέα** | 
Βενζοϊκό οξύ  · Φαινυλαιθανικό οξύ  · Κιναμωμικιό οξύ  · Βενζιλικό οξύ  · Φθαλικό οξύ  · Ισαφθαλικό οξύ  · Τερεφθαλικό οξύ  · Ανθρανιλικό οξύ  · Σαλικυλικό οξύ  · Ασπιρίνη  · π-αμινοσαλικυλικό οξύ  · Γαλλικό οξύ  · μ-Διγαλλικό οξύ |
|  |
| **Αλαλκανικά οξέα** | 
Φθοραιθανικό οξύ  · Χλωροξικό οξύ  · Βρωμαιθανικό οξύ  · 2-φθοροπροπιονικό οξύ  · 3-φθοροπροπανικό οξύ  · 2-φθοροβουτανικό οξύ |
|  |
| **Διαλαλκανικά οξέα** | 
Διφθοροξικό οξύ  · Φθοροχλωραιθανικό οξύ  · 2,2-διφθοροπροπανικό οξύ |
|  |
| **Τριαλαλκανικά οξέα** | 
Τριφθοραιθανικό οξύ |
|  |
| **Αλαλκενικά οξέα** | 
2-φθοροπροπενικό οξύ |
|  |
| **Υδροξυοξέα** | 
Γλυκολικό οξύ  · Γαλακτικό οξύ  · Υδρακρυλικό οξύ  · Μηλικό οξύ  · Τρυγικό οξύ  · Κιτρικό οξύ |
|  |
| **Αλδεϋδοξέα** και **κετοξέα** | 
Οξαιθανικό οξύ  · Πυροσταφυλικό οξύ  · α-κετοβουτυρικό οξύ  · Ακετοξικό οξύ |
|  |
| **Υδροθειοξέα** | 
Θειογλυκολικό οξύ |
|  |
| **Νιτροαλκανικά οξέα** | 
Νιτρομεθανικό οξύ  · Νιτροαιθανικό οξύ  · 2-νιτροπροπανικό οξύ  · 3-νιτροπροπανικό οξύ  · 2-νιτροβουτανικό οξύ  · 3-νιτροβουτανικό οξύ  · 4-νιτροβουτανικό οξύ |

 |