1-χλωροπροπάνιο

Το 1-χλωροπροπάνιο είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και χλώριο, με χημικό τύπο C₃H₇Cl και σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂CH₂Cl. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκυλαλογονιδίων. Το καθαρό 1-χλωροπροπάνιο, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο εύφλεκτο υγρό. Έχει ένα (1) μόνο ισομερές θέσης, το 2-χλωροπροπάνιο. Παράγεται, συνήθως, με χημική αντίδραση 1-προπανόλης με τριχλωριούχο φωσφόρο, παρουσία χλωριούχου ψευδαργύρου, ως καταλύτη.

1-χλωροπροπάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	1-χλωροπροπάνιο
Άλλες ονομασίες	Προπυλοχλωρίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H7Cl
Μοριακή μάζα	78,54 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH2CH2Cl
Συντομογραφίες	PrCl
Αριθμός CAS	540-54-5
SMILES	CCCCl
InChI	1S/C3H7Cl/c1-2-3-4/h2-3H2,1H3
PubChem CID	10899
ChemSpider ID	10437
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	1 2-χλωροπροπάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-122,8 °C
Σημείο βρασμού	46,7 °C
Πυκνότητα	890 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	2,7 kg/m3 (20 °C)
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	Πλήρες διαλυτό σε αιθανόλη διαιθυλαιθέρα.
Ιξώδες	4,416 cP (0 °C) 3,589 cP (20 °C)
Δείκτης διάθλασης , nD	1,3886
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	-18 °C
Επικινδυνότητα
Εύφλεκτο (F)
Φράσεις κινδύνου	R11 R20 R21 R22
Φράσεις ασφαλείας	S9 S16 S26 S29 S36
LD50	>2 g/kg
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	3 2 0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Ονοματολογία

Η ονομασία «1-χλωροπροπάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, 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 «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες που έχουν χαρακτηριστικές καταλήξεις. Το αρχικό πρόθεμα «χλωρο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου χλωρίου ανά μόριο της ένωσης. Τέλος, ο αριθμός θέσης «1-» δηλώνει ότι το άτομο του χλωρίου ενώνεται το ακραίο (#1) άτομο άνθρακα της ανθρακικής του αλυσίδας.

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-Cl	σ	2sp3-3sp3	176 pm	9% C+ Cl-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
H	+0,03
C#1	+0,03
C#2	-0,06
C#3	-0,09
Cl	-0,09

Παραγωγή

Με φωτοχημική χλωρίωση

Με φωτοχημική χλωρίωση προπανίου παράγεται μίγμα των δύο ισομερών χλωροπροπανίων:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{3}+Cl_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}0,44CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+0,56CH_{3}CHClCH_{3}+HCl}$

• Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυχλωροπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας προπανίου.
• Η αναφερόμενη στοιχειομετρική αναλογία παραγωγής χλωροπροπανίων δεν συνυπολογίζει τα συμπαραγόμενα πολυχλωροπαράγωγα.
• Η μέθοδος δεν είναι χρήσιμη αν επιθυμείται το ένα μόνο ισομερές, αφού είναι σχετικά δύσκολος ο διαχωρισμός τους.

Υποκατάσταση υδροξυλίου από χλώριο

1. Με επίδραση υδροχλωρίου (HCl) σε 1-προπανόλη (CH₃CH₂CH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+HCl{\xrightarrow {ZnCl_{2}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+H_{2}O}$

• Η αντίδραση γίνεται και χωρίς την παρουσία του καταλύτη, αλλά πολύ πιο αργά.

2. Η υποκατάσταση του OH από Cl στην 1-προπανόλη μπορεί να γίνει και με χλωριωτικά μέσα:

1. Με πενταχλωριούχο φωσφόρο (PCl₅):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+PCl_{5}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+POCl_{3}+HCl}$

2. Με τριχλωριούχο φωσφόρο (PCl₃):

$\mathrm {3CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+PCl_{3}{\xrightarrow {}}3CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+H_{3}PO_{3}}$

3. Με θειονυλοχλωρίδιο (SOCl₂):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+SOCl_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+SO_{2}+HCl}$

Προσθήκη χλωρομεθανίου σε αιθένιο

Με προσθήκη χλωρομεθανίου σε αιθένιο παράγεται 1-χλωροπροπάνιο:

$\mathrm {CH_{2}=CH_{2}+CH_{3}Cl{\xrightarrow {ZnCl_{2}}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl}$

Προσθήκη υδροχλωρίου σε κυκλοπροπάνιο

Με προσθήκη υδροχλωρίου σε κυκλοπροπάνιο παράγεται 1-χλωροπροπάνιο:

$\mathrm {+HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αντιδράσεις υποκατάστασης

• Οι αντιδράσεις είναι πιο αργές σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αλκυλαλογονίδια των άλλων αλογόνων, πλην του φθορίου.

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Κατά την υδρόλυσή του με εναιώρημα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) σχηματίζεται προπανόλη-1 (CH₃CH₂CH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+AgOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+AgCl\downarrow }$

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει αλκυλοπροπυλαιθέρα (CH₃CH₂CH₂OR):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+RONa{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}OR+NaCl}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο-4 (RC≡CCH₂CH₂CH₃). Π.χ.:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+RC\equiv CNa{\xrightarrow {}}RC\equiv CCH_{2}CH_{2}CH_{3}+NaCl}$

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό προπυλεστέρα (RCOOCH₂CH₂CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+RCOONa{\xrightarrow {}}RCOOCH_{2}CH_{2}CH_{3}+NaCl}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει βουτανονιτρίλιο (CH₃CH₂CH₂CN):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+NaCN{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CN+NaCl}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+RLi{\xrightarrow {}}RCH_{2}CH_{2}CH_{3}+LiCl}$

Υποκατάσταση από υδροθειομάδα

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει 1-προπανοθειόλη (CH₃CH₂SH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+NaSH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}SH+NaCl}$

Υποκατάσταση από αλκυλοθειομάδα

Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει 1-αλκυλοθειοπροπάνιο (RSCH₂CH₂CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+RSNa{\xrightarrow {}}RSCH_{2}CH_{2}CH_{3}+NaCl}$

Υποκατάσταση από ιώδιο

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) σχηματίζει 1-ιωδοπροπάνιο (CH₃CH₂CH₂I):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+NaI{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}I+NaCl}$

Υποκατάσταση από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε 1-χλωροπροπάνιο (CH₃CH₂CH₂Cl) παράγεται 1-φθοροπροπάνιο:

$\mathrm {2CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}CH_{2}F+Hg_{2}Cl_{2}\downarrow }$

Υποκατάσταση από αμινομάδα

Με αμμωνία (NH₃) σχηματίζει 1-προπαναμίνη (CH₃CH₂CH₂NH₂):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+HCl}$

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH₂) σχηματίζει N-αλκυλο-1-προπαναμίνη (RNHCH₂CH₂CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+RNH_{2}{\xrightarrow {}}RNHCH_{2}CH_{2}CH_{3}+HCl}$

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει N,N-διαλκυλο-1-προπαναμίνη [R'N(CH₂CH₂CH₃)R]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+R{\acute {}}\;NHR{\xrightarrow {}}R{\acute {}}\;N(CH_{2}CH_{2}CH_{3})R+HCl}$

Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει χλωριούχο προπυλοτριαλκυλοαμμώνιο {[R'N(CH₂CH₂CH₃)(R)R"]Cl}:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+R{\acute {}}\;N(R)R{\acute {}}\;{\acute {}}\;{\xrightarrow {}}[R{\acute {}}\;N(CH_{2}CH_{2}CH_{3})(R)R{\acute {}}\;{\acute {}}\;]Cl}$

Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη σχηματίζει 1-προπανοφωσφαμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+PH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}PH_{2}+HCl}$

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) σχηματίζει 1-νιτροπροπάνιο (CH₃CH₂CH₂NO₂):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NO_{2}+AgCl\downarrow }$

Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται 1-φαινυλοπροπάνιο:

$\mathrm {PhH+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl{\xrightarrow {AlCl_{3}}}PhCH_{2}CH_{2}CH_{3}+HCl}$

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων

1. Με λίθιο (Li) παράγεται προπυλολίθιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+2Li{\xrightarrow[{-10^{o}C}]{|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}Li+LiCl}$

2. Με μαγνήσιο (Mg) παράγεται αλοπροπυλομαγνήσιο (αντιδραστήριο Grignard):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}MgCl}$

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH₄) παράγεται προπάνιο:

$\mathrm {4CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{2}CH_{3}+LiCl+AlCl_{3}}$

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+Zn+HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+ZnCl_{2}}$

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+SiH_{4}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+SiH_{3}Cl}$

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+RSnH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+RSnH_{2}Cl}$

Αντιδράσεις προσθήκης

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH₂=CH₂) παράγει 1-χλωροπεντάνιο (CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂Cl):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Cl}$

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 1-χλωροπεντέν-1-ιο (CH₃CH₂CH₂CH=CHCl):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+HC\equiv CH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH=CHCl}$

3. Η αντίδραση του 1-χλωροπροπανίου με συζυγή αλκαδιένια αντιστοιχεί κυρίως σε 1,4-προσθήκη, αν και είναι επίσης δυνατές η 1,2-προσθήκη και η 3,4-προσθήκη, με τη χρήση κατάλληλων συνθηκών. Π.χ:

$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl{\xrightarrow {}}RCH_{2}ClCH=CHCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{3}}$ (1,4-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl{\xrightarrow {}}RCH=CHCHClCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{3}}$ (1,2-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}RCHClCH(CH_{2}CH_{2}CH_{3})CH=H_{2}+{\frac {1}{2}}RCH(CH_{2}CH_{2}CH_{3})CHClCH=CH_{2}}$ (3,4-προσθήκη)

4. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 1-χλωρεξάνιο:

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Cl}$

5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει προποξυ-2-χλωραιθάνιο:

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl{\xrightarrow {}}ClCH_{2}CH_{2}OCH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

Αντίδραση απόσπασης

Με απόσπαση υδροχλωρίου (HCl) από 1-χλωροπροπάνιο παράγεται προπένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}CH_{3}CH=CH_{2}+NaCl+H_{2}O}$

Παρεμβολή καρβενίων

• Τα καρβένια (π.χ. [:CH₂]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl+CH_{3}Br+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {3}{7}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Cl+{\frac {2}{7}}(CH_{3})_{2}CHCH_{2}Cl+{\frac {2}{7}}CH_{3}CH_{2}CHClCH_{3}+KBr+H_{2}O}$

• Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε:

1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς C_#3H₂-H. Παράγεται 1-χλωροβουτάνιο.

2. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C_#1H-H: 2. Παράγεται 2-χλωροβουτάνιο.

3. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς C_#2H-H: 2. Παράγεται μεθυλο-1-χλωροπροπάνιο.

Προκύπτει επομένως μίγμα 1-χλωροβουτάνιου ~43%, 2-χλωροβουτάνιου ~29% και μεθυλο-1-χλωροπροπάνιου 29%.

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