2-φθορο-1-προπανόλη

2-φθορο-1-προπανόλη
Γενικά
Όνομα IUPAC	2-φθορο-1-προπανόλη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H7OF
Μοριακή μάζα	78,09 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CHFCH2OH
Αριθμός CAS	3824-87-1
SMILES	CC(CO)F
InChI	1S/C3H7FO/c1-3(4)2-5/h3,5H,2H2,1H3
Αριθμός EINECS	690-813-2
PubChem CID	13278457
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	9
Οπτικά ισομερή	2
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Η 2-φθορο-1-προπανόλη είναι μια (σχετικά) σταθερή αλαλκανόλη (δηλαδή μονοαλογονούχα άκυκλη κορεσμένη μονοαλκοόλη). Έχει σύντομο ημισυντακτικό τύπο CH₃CHFCH₂OH. Με βάση το μοριακό τύπο της έχει εννέα (9) ισομερή θέσης και βρίσκεται σε δύο (2) οπτικά ισομερή.

Ονοματολογία

Η ονομασία «2-φθορο-1-προπανόλη» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα: Η ονομασία διαιρείται σε δύο (2) κύρια τμήματα: Το δεξί 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 δευτερεύουσας χαρακτηριστικής ομάδας, που ενώνεται στο άτομο #2 της κύριας ανθρακικής αλυσίδας, όπως δείχνει ο αρχικός αριθμός θέσης «#2-». Ως προς το τμήμα που αφορά την κύρια ανθρακική αλυσίδα ισχύουν τα ακόλουθα: 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 «-όλη» φανερώνει ότι περιέχει μια υδροξυομάδα ως κύρια χαρακτηριστική ομάδα.

Μοριακή δομή

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C-H	σ	2sp3-1s	109 pm	3% C- H+
C-C	σ	2sp3-2sp3	154 pm
C-O	σ	2sp3-2sp3	150 pm	19% C+ O-
C-F	σ	2sp3-2sp3	139 pm	43% C+ F-
O-H	σ	2sp3-1s	96 pm	32% H+ O-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
O	-0,51
F	-0,43
C#3	-0,09
Η (C-H)	+0,03
C#1	+0,13
Η (O-H)	+0,32
C#2	+0,40

Παραγωγή

Από 2-χλωρο-1-προπανόλη

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε 2-χλωρο-1-προπανόλη (CH₃CHClCH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}CHClCH_{2}OH+Hg_{2}F_{2}\xrightarrow {} CH_{3}CHFCH_{2}OH+Hg_{2}Cl_{2}\downarrow }$

Από 1,2-προπανοδιόλη

Με υποκατάσταση του ενός υδροξυλίου από φθόριο σε 1,2-προπανοδιόλη(CH₃CH(OH)CH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}CH(OH)CH_{2}OH+HF\xrightarrow {ZnF_{2}} CH_{3}CHFCH_{2}OH+H_{2}O}$

• Συνήθως το υδροφθόριο παρασκευάζεται επιτόπου με την αντίδραση:

$\mathrm {2NaF+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}Na_{2}SO_{4}+2HF}$

Από 2-φθοροπροπανάλη

Με καταλυτική υδρογόνωση:

$\mathrm {CH_{3}CHFCHO+H_{2}\xrightarrow {Ni} CH_{3}CHFCH_{2}OH}$

Από 2-φθοροπροπανικό 2-φθοροπροπυλεστέρα

Ο 2-φθοροπροπανικός 2-φθοροπροπυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας 2-φθορο-1-προπανόλη:

Με διυδρογόνο (H₂) και νικέλιο (Ni):

$\mathrm {CH_{3}CHFCOOCH_{2}CHFCH_{3}+2H_{2}\xrightarrow {Ni} 2CH_{3}CHFCH_{2}OH}$

Από 2-φθορο-1-προπαναμίνη

Με επίδραση νιτρώδους οξέος (ΗΝΟ₂) σε 2-φθορο-1-προπαναμίνη :

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}NH_{2}+HNO_{2}\xrightarrow {} CH_{3}CHFCH_{2}OH+N_{2}\uparrow +H_{2}O}$

Από μεθυλοξιράνιο

Με επίδραση υδροφθορίου σε μεθυλοξιράνιο:

$\mathrm {+HF\xrightarrow {} CH_{3}CHFCH_{2}OH}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

• Όπως όλες οι σταθερές αλαλκοόλες η 2-φθορο-1-προπανόλη συνδυάζει τις χημικές ιδιότητες των αλκοολών και των αλκυλαλογονιδίων, αν και ειδικά το φθόριο είναι το χειρότερο από τα υπόλοιπα αλογονόνα για τέτοιου είδους αντιδράσεις.
• Παρακάτω αποφεύχθηκε η αναφορά στο αποτέλεσμα χρήσης αντιδραστηρίων που αντιδρούν και με το υδροξύλιο και το φθόριο, γιατί το αποτέλεσμα δεν είναι γενικό. Ανάλογα με τις συνθήκες μπορεί να ευνοηθεί η αντίδραση μόνο με το υδροξύλιο, μόνο με το φθόριο ή και με τα δύο ταυτόχρονα.

Χημικές αντιδράσεις του υδροξυλίου

2-φθοροπροπένιο

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-φθορο-1-προπανόλης παράγεται 2-φθοροπροπένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, >150 °C. Σε χαμηλότερες ευνοείται η διαμοριακή αφυδάτωση που δίνει δι(2-φθοροπροπυλ)αιθέρα, ενώ χωρίς καθόλου θέρμανση παράγεται ο όξινος θειικός 2-φθορο-1-προπυλεστέρας (FCH₂CH₂OSO₃H), που αποτελεί την ενδιάμεση ένωση για τις αφυδατώσεις.:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH{\xrightarrow[{>150^{o}C}]{\pi .H_{2}SO_{4}}}CH_{3}CF=CH_{2}+H_{2}O}$

Δι(2-φθορο-1-προπυλ)αιθέρας

Παραγωγή δι(2-φθορο-1-προπυλ)αιθέρα:

$\mathrm {2CH_{3}CHFCH_{2}OH{\xrightarrow[{<140^{o}C}]{H_{2}SO_{4}}}CH_{3}CHFCH_{2}OCH_{2}CHFCH_{3}+H_{2}O}$

Καρβοξυλικοί εστέρες

Αντίδραση με ακυλιωτικά μέσα:
1. Εστεροποίηση με καρβοξυλικό οξύ:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RCOOH{\overrightarrow {\longleftarrow }}RCOOCH_{2}CHFCH_{3}+H_{2}O}$

2. Εστεροποίηση με ανυδρίτη καρβοξυλικού οξέος:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RCOOOCR\xrightarrow {} RCOOCH_{2}CHFCH_{3}+RCOOH}$

3. Εστεροποίηση με ακυλαλογονίδιο:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RCOX\xrightarrow {Py} RCOOCH_{2}CHFCH_{3}+HX}$

• Όπου Py: πυριδίνη.

Οξείδωση

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO₄). Παράγεται 2-φθοροπροπανικό οξύ:

$\mathrm {5CH_{3}CHFCH_{2}OH+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}\xrightarrow {} 3CH_{3}CHFCOOH+2K_{2}SO_{4}+4MnO+7H_{2}O}$

2. Με τριοξείδιο του χρωμίου (CrO₃). Παράγεται αρχικά 2-φθοροπροπανάλη και στη συνέχεια, με περίσσεια τριοξειδίου του χρωμίου, 2-φθοροπροπανικό οξύ:

$\mathrm {3CH_{3}CHFCH_{2}OH+2CrO_{3}\xrightarrow {-Cr_{2}O_{3},\;-3H_{2}O} 3CH_{3}CHFCHO\xrightarrow {+2CrO_{3}} 3CH_{3}CHFCOOH+Cr_{2}O_{3}}$

• Η διαφορά είναι ότι στην περίπτωση #2, η οξείδωση μπορεί να σταματήσει στην 2-φθοροπροπανάλη.

Υποκατάσταση υδροξυλίου από αλογόνα

Σε όξινο περιβάλλον το υδροξύλιο γίνεται καλύτερη αποχωρούσα ομάδα από το φθόριο, οπότε (όπου X: F, Cl, Br, Ι):

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+HX\xrightarrow {ZnX_{2}} CH_{3}CHFCH_{2}X+H_{2}O}$

Χημικές αντιδράσεις του φθορίου

Υποκατάσταση από άλλο αλογόνο

Σε ουδέτερο περιβάλλον ευνοείται η υποκατάσταση του φθορίου από όλα τα υπόλοιπα αλογόνα (εδώ X: χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο):

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+NaX\xrightarrow {} CH_{3}CHXCH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Υδρόλυση με αραιό διάλυμα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) προς 1,2-προπανοδιόλη:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+AgOH\xrightarrow {} CH_{3}CH(OH)CH_{2}OH+AgF}$

• Ισχυρές βάσεις όπως το υδροξείδιο του νατρίου παράγουν προπανάλη, αποσπώντας υδραλογόνο.
• Ως AgOH στην πράξη χρησιμοποιείται υδατικό εναιώρημα οξειδίου του αργύρου (Ag₂O).

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς 2-αλκοξυ-1-προπανόλη [CH₃CH(OR)CH₂OΗ]:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RONa\xrightarrow {} CH_{3}CH(OR)CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς 2-μεθυλ-3-αλκιν-1-όλες [RC≡CCH(CH₃)CH₂ΟΗ]. Π.χ.:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RC\equiv CNa\xrightarrow {} RC\equiv CCH(CH_{3})CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβοξυλικά άλατα (RCOONa) προς καρβοξυλικό (1-μεθυλο-2-υδροξυαιθυλ)εστέρα [RCOOCH(CH₃)CH₂OH]:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RCOONa\xrightarrow {} RCOOCH(CH_{3})CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς 2-μεθυλο-3-υδροξυπροπανονιτρίλιο [HOCH₂CH(CH₃)CN]:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+NaCN\xrightarrow {} HOCH_{2}CH(CH_{3})CN+NaF}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) προς 2-μεθυλο-1-αλκανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RLi\xrightarrow {} RCH(CH_{3})CH_{2}OH+LiF}$

Υποκατάσταση από αλκυλοσουλφύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) προς 2-αλκυλοθειο-1-μεθυλαιθανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RSNa\xrightarrow {} RSCH(CH_{3})CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από αμινομάδα

1. Με αμμωνία (NH₃) προς 2-αμινο-1-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+NH_{3}\xrightarrow {} H_{2}NCH(CH_{3})CH_{2}OH+HF}$

2. Με πρωτοταγή αμίνη (RNH₂) προς 2-αλκυλαμινo-1-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RNH_{2}\xrightarrow {} RNHCH(CH_{3})CH_{2}OH+HF}$

3. Με δευτεροταγή αμίνη (RNHR) προς 2-διαλκυλαμινο-1-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+RNHR\xrightarrow {} R_{2}NCH(CH_{3})CH_{2}OH+HF}$

• Όπου R όχι οπωσδήποτε ίδια.

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) προς 2-νιτρο-1-προπανόλη [O₂NCH(CH₃)CH₂OH]:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}O_{2}NCH_{2}CH_{2}OH+AgF}$

Υποκατάσταση από αρύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται 2-φαινυλο-1-προπανόλη:

$\mathrm {PhH+CH_{3}CHFCH_{2}OH\xrightarrow {AlF_{3}} PhCH(CH_{3})CH_{2}OH+HF}$

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄). Παράγεται 1-προπανόλη:

$\mathrm {4CH_{3}CHFCH_{2}OH+LiAlH_{4}\xrightarrow {} 4CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+LiF+AlF_{3}}$

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ. Παράγεται 1-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+Zn+HCl\xrightarrow {} CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+ZnClF}$

Εσωτερική απόσπαση υδροφθορίου

Με απόσπαση υδροφθορίου (HF) από 2-φθορο-1-προπανόλη παράγεται μεθυλοξιράνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+NaOH\xrightarrow {} NaF+H_{2}O+}$

Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλένιο παράγονται 2-φθορο-1-βουτανόλη, 2-μεθυλο-2-φθοροπροπανόλη, 3-φθορο-2-βουτανόλη και 1-μεθοξυ-2-φθοροπροπάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHFCH_{2}OH+CH_{3}Cl+KOH\xrightarrow {} {\frac {3}{7}}CH_{3}CH_{2}CHFCH_{2}OH+{\frac {1}{7}}(CH_{3})_{2}CHFCH_{2}OH+{\frac {2}{7}}CH_{3}CHFCH(OH)CH_{3}+{\frac {1}{7}}CH_{3}CHFCH_{2}OCH_{3}+KCl+H_{2}O}$

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.
• Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985.