2,2-διφθοροπροπανικό οξύ

2,2-διφθοροπροπανικό οξύ
Γενικά
Όνομα IUPAC	2,2-διφθοροπροπανικό οξύ
Άλλες ονομασίες	2,2-διφθοροπροπιονικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H4F2O2
Μοριακή μάζα	110,060 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	CH3CF2COOH; MeCF2COOH; CH3CF2CO2H
Αριθμός CAS	373-96-6
SMILES	CC(C(=O)O)(F)F
InChI	1S/C3H4F2O2/c1-3(4,5)2(6)7/h1H3,(H,6,7)
ChemSpider ID	2062969
Δομή
Ισομέρεια
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	43 °C
Σημείο βρασμού	142 °C
Πυκνότητα	1.300±100 kg/m³
Διαλυτότητα; στο νερό	34,06 kg/m³
Δείκτης διάθλασης ,; nD	1,346
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία; ανάφλεξης	66 °C
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	34
Φράσεις ασφαλείας	22,24/25,26,36/37/39,45
Ιδιότητες εκρηκτικού
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το 2,2-διφθοροπροπανικό οξύ ή 2,3-διφθοροπροπιονικό οξύ (αγγλικά 2,2-difluoropropanoic acid ή 2,2-difluoropropionic acid) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και φθόριο, με μοριακό τύπο C₃H₄F₂O₂, αν και συνηθέστερα παριστάνεται με τους ημισυντακτικούς τύπους CH₃CF₂COOH, MeCF₂COOH και CH₃CF₂CO₂H. Ανήκει στα α,α-διαλο καρβοξυλικά οξέα. Το χημικά καθαρό 2,2-διφθοροπροπανικό οξύ, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι ευαίσθητο στην υγρασία στερεό.

2 Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κατά τη συστηματική ονοματολογία κατά IUPAC, η ένωση θεωρείται υποκατεστημένο προπανικό οξύ, δηλαδή προπανικό οξύ, τα δύο (2) άτομα υδρογόνου του #1 ατόμου άνθρακα αιθυλίου του οποίου, έχουν αντικατασταθεί από δύο άτομα 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 «διφθορ(ο)-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) ατόμων φθορίου ανά μόριο της ένωσης. Η χρήση των αριθμών θέσης (2,2-) είναι απαραίτητη σε αυτήν την ένωση, γιατί υπάρχουν άλλα δύο (2) ισομερή διφθοροπροπανικά οξέα {συγκεκριμένα το 2,3-διφθοροπροπανικό οξύ [FCH₂CHFCOOH, σε δύο (2) οπτικά ισομερή] και το 3,3-διφθοροπροπανικό οξύ [CHF₂CH₂COOH]}, με αποτέλεσμα η τυχόν απουσία των αριθμών θέσης από την ονομασία θα προκαλούσε σύγχιση για το πιο ισομερές εννοείται.

3 Μοριακή δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μοριακή δομή του μπορεί να βρεθεί από την αντίστοιχη του προπανικού οξέος με αντικατάσταση των δύο (2) ατόμων υδρογόνου του #1 ατόμου άνθρακα του αιθυλίου του από δύο (2) άτομα φθορίου. Η ενέργεια δεσμού των δεσμών C-F ανέρχεται σε 552 kJ/mol. Η ειδική θερμοχωρητικότητά του είναι C_p = 38,171 J/(mole·K) στους 25 °C. Οι δεσμοί αυτοί είναι πολύ σταθεροί και έχουν μεγάλη πολικότητα, αγγίζοντας τα όρια ετεροπολικού δεσμού.

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[2]^[3]
C-F	σ	2sp³-2sp³	135 pm	43% C⁺ F^-
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^[4]
O (OH)	-0,51
F	-0,43
O (=O)	-0,38
C_#3	-0,09
H (HC)	+0,03
H (OH)	+0,32
C_#1	+0,57
C_#2	+0,86

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με προσθήκη υδροφθορίου σε προπινικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με προσθήκη δύο (2) ισοδυνάμων υδροφθορίου (HF) σε προπινικό οξύ (HC≡CCOOH) παράγεται 2,2-διφθοροπροπανικό οξύ:^[5]^[6]

$\mathrm {HC\equiv CCOOH+2HF{\xrightarrow {}}CH_{3}CF_{2}COOH}$

Με ολική υποκατάσταση χλωρίου από φθόριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε 2,2-διχλωροπροπανικό οξύ (CH₃CCl₂COOH) μπορεί να υποκατασταθεί το χλώριο από φθόριο, γιατί ο σχηματισμός δυσδυάλυτου χλωριούχου υφυδραργύρου (Hg₂Cl₂) μετακινεί τη χημική ισορροπία της αντίδρασης προς τα δεξιά^[7]:

$\mathrm {CH_{3}CCl_{2}COOH+Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CF_{2}COOH+Hg_{2}Cl_{2}\downarrow }$

Παρόμοια υποκατάσταση συμβαίνει και με χρήση φθοριούχου αργύρου (AgF):^[8]

$\mathrm {CH_{3}CCl_{2}COOH+2AgF{\xrightarrow {}}CH_{3}CF_{2}COOH+2AgCl\downarrow }$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 2,2-διφθοροπροπανικό οξυ συνδυάζει τις ιδιότητες καρβοξυλικού οξέος και διφθοροπαραγώγου.

΄Οξινος χαρακτήρας και καρβονικά άλατα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 2,2-διφθοροπροπανικό οξύ είναι ένα ασθενές μονοβασικό οξύ. Το 2,2-διφθοροπροπανικό οξύ αντιδρά με ορισμένα μέταλλα μέταλλα και βάσεις σχηματίζοντας άλατα με σύγχρονη έκλυση υδρογόνου ή νερού, αντίστοιχα.

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOH{\rightleftarrows }CH_{3}CF_{2}COO^{-}+H^{+}}$

(Αντίδραση διάστασης)

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOH+Na{\xrightarrow {}}CH_{3}CF_{2}COONa+H_{2}\uparrow }$

(Επίδραση μετάλλων ηλεκτροθετικότερων του υδρογόνου)

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOH+NaOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CF_{2}COONa+H_{2}O}$

(Αντίδραση εξουδετέρωσης)

Τα ηλεκτροθετικότερα των μετάλλων, όπως τα αλκαλιμέταλλα, καθώς και τα πυκνά διαλύματα ισχυρών βάσεων έχουν επίσης την τάση να δίνουν και αντιδράσεις απόσπασης υδροφθορίου (δείτε παρακάτω).

Αποκαρβοξυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με θέρμανση 2,2-διφθοροπροπανικού νατρίου παίρνουμε διοξείδιο του άνθρακα και 1,1-διφθοραιθάνιο^[9]:

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOH+NaOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CF_{2}COONa+H_{2}O{\xrightarrow {\triangle }}CH_{3}CHF_{2}+NaOH+CO_{2}}$

2. Με ηλεκτρόλυση 2,2-φθοροπροπανικού νατρίου (μέθοδος Kolbe), παράγονται διοξείδιο του άνθρακα και 2,2,3,3-τετραφθοροβουτάνιο^[10]:

$\mathrm {2CH_{3}CF_{2}COOH+2NaOH{\xrightarrow {}}2CH_{3}CF_{2}COONa+2H_{2}O{\xrightarrow {\eta \lambda \epsilon \kappa \tau \rho {\acute {o}}\lambda \upsilon \sigma \eta }}CH_{3}CF_{2}CF_{2}CH_{3}+2NaOH+2CO_{2}\uparrow }$

3. Με θέρμανση αλάτων του με ασβέστιο (ή βάριο) παράγεται 2,2,4,4-τετραφθορο-3-πεντανόνη^[11]:

$\mathrm {(CH_{3}CF_{2}COO)_{2}Ca{\xrightarrow {\triangle }}CH_{3}CF_{2}COCF_{2}CH_{3}+CaCO_{3}\downarrow }$

4. Με επίδραση βρωμίου σε 2,2-φθοροπροπανικό άργυρο παράγεται 1-βρωμο-1,1-διφθοραιθάνιο - Αντίδραση Hunsdiecker^[12]:

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOAg+Br_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CBrF_{2}+AgBr\downarrow +CO_{2}\uparrow }$

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Τo 2,2-διφθοροπροπανικό οξύ ανάγεται με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄) (κυρίως) προς 1-προπανόλη^[13]:

$\mathrm {2CH_{3}CF_{2}COOH+3LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}OH+2LiAlO_{2}+LiF+AlF_{3}}$

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται προπανικό οξύ^[14]:

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOH+2Zn+2HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}COOH+2ZnClF}$

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου παράγεται προπανικό οξύ^[15]:

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOH+SiH_{4}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}COOH+SiH_{2}F_{2}}$

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Παράγεται προπανικό οξύ. Π.χ.^[16]:

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOH+RSnH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}COOH+RSnHF_{2}}$

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τo φθοραιθανικό οξύ οξειδώνεται σε 2,2-διφθοροπροπανικό υπεροξύ από το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂), σε όξινο περιβάλλον^[17]:

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOH+H_{2}O_{2}{\xrightarrow {H^{+}}}CH_{3}CF_{2}CO_{3}H+H_{2}O}$

Εστεροποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκοολών παράγονται 2,2-διφθοροπροπικοί εστέρες^[18]::

$\mathrm {CH_{3}CF_{2}COOH+ROH{\rightleftarrows }CH_{3}CF_{2}COOR+H_{2}O}$

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

↑ Διαδικτυακός τόπος ChemSpider
↑ 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.
↑ «Selected Bond Energies and Bond Lengths» (PDF). chem.tamu.edu/. ^{[νεκρός σύνδεσμος]}
↑ Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.1.
↑ Σημείωση: Όπου X (θεωρητικά) οποιοδήποτε αλογόνο, εκτός από το το αστάτιο, που έχει ερευνηθεί ελάχιστα.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
↑ 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.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3α.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3β.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3γ.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3δ.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.4. και σελ. 187, §7.3.3α
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = CH₂COOH, X = F.
↑ Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.5α.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.8α.

[1] Διαδικτυακός τόπος ChemSpider

[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. 158, §6.9.1.

[6] Σημείωση: Όπου X (θεωρητικά) οποιοδήποτε αλογόνο, εκτός από το το αστάτιο, που έχει ερευνηθεί ελάχιστα.

[7] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.

[8] 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.

[9] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3α.

[10] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3β.

[11] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3γ.

[12] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.3δ.

[13] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.4. και σελ. 187, §7.3.3α

[14] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = CH₂COOH, X = F.

[15] Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.

[16] SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.

[17] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.5α.

[18] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ.285, §12.4.8α.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]