2-φθοραιθανόλη

Η 2-φθοραιθανόλη ή αιθυλενοφθορυδρίνη είναι η απλούστερη σταθερή αλαλκανόλη (δηλαδή μονοαλογονούχα άκυκλη κορεσμένη μονοαλκοόλη). Έχει σύντομο συντακτικό τύπο FCH₂CH₂OH. Με βάση το χημικό τύπο της έχει τα ακόλουθα (3) ισομερή θέσης:

1. φθοροξυαιθανόλη, με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂OF, ο αιθυλαιθέρας του υποφθοριώδους οξέος.
2. 1-φθοραιθανόλη, με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH(F)OH, ασταθής αλαλκανόλη που αυτοϋδροφθοριώνεται παράγοντας αιθανάλη.
3. μεθυλο(φθορομεθυλ)αιθέρας, με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃OCH₂F.

2-φθοραιθανόλη
Γενικά
Όνομα IUPAC	2-φθοραιθανόλη
Άλλες ονομασίες	Αιθυλενοφθορυδρίνη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H5OF
Μοριακή μάζα	64,06 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	FCH2CH2OH
Αριθμός CAS	371-62-0
SMILES	FCCO
InChI	1S/C2H5FO/c3-1-2-4/h4H,1-2H2
PubChem CID	9737
ChemSpider ID	9354
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	3 φθοροξυαιθανόλη 1-φθοραιθανόλη φθοροξυμεθάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−26,3 °C
Σημείο βρασμού	103,5 °C
Πυκνότητα	1.104 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	Αναμίξιμη
Τάση ατμών	19 mbar (15 °C)
Χημικές ιδιότητες
pKa	14,42
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R10 R26/27/28
Φράσεις ασφαλείας	S36/37/39 S45
LD50	5 mg/kg
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Η 2-φθοραιθανόλη, στις κανονικές συνθήκες (25 °C, 1 atm), είναι ένα άχρωμο τοξικό υγρό. Αναπτύχθηκε για να χρησιμοποιηθεί ως τρωκτικοκτόνο, εντομοκτόνο και ακαρεοκτόνο. Μάλιστα εξαιτίας της εύκολης οξείδωσής της προς φθοραιθανικό οξύ (FCH₂COOH) είναι πολύ τοξική, αν και πολύ λιγότερο από τη 2,2-διφθοραιθανόλη (F₂CHCH₂OH) και την 2,2,2-τριφθοραιθανόλη (F₃CCH₂OH).

Ονοματολογία

Η ονομασία «2-φθοραιθανόλη» 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 χαρακτητιστική 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 προβλεδθεί 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 αλυσιδα ισχύουν τα ακόλουθα: το πρόθεμα «αιθ-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) 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
Η (C-H)	+0,03
C#1	+0,13
Η (O-H)	+0,32
C#2	+0,37

Παραγωγή

Από 2-χλωραιθανόλη

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε 2-χλωραιθανόλη (ClCH₂CH₂OH):

$\mathrm {2ClCH_{2}CH_{2}OH+Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}2FCH_{2}CH_{2}OH+Hg_{2}Cl_{2}\downarrow }$

Από αιθένιο

Με επίδραση (προσθήκη) υποφθοριώδους οξέος (HOF) σε αιθένιο παράγεται 2-φθοραιθανόλη:

$\mathrm {CH_{2}=CH_{2}+HOF{\xrightarrow {}}FCH_{2}CH_{2}OH}$

• Το HOF παράγεται συνήθως επιτόπου («in citu») με την αντίδραση:

$\mathrm {2H_{2}O+F_{2}{\xrightarrow {}}2HOF}$

Από αιθανοδιόλη-1,2

Με υποκατάση του ενός υδροξυλίου από φθόριο σε αιθανοδιόλη-1,2(CH₃OH):

$\mathrm {HOCH_{2}CH_{2}OH+HF{\xrightarrow {ZnF_{2}}}FCH_{2}CH_{2}OH+H_{2}O}$

• Συνήθως το υδροφθόριο παρασκευάζεται επιτόπου με την αντίδραση:

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

Από 1,2-διφθοραιθάνιο

Με μερική υδρόλυση 1,2-διφθοραιθανιου:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}F+AgOH{\xrightarrow {}}FCH_{2}CH_{2}OH+AgF}$

• Ισχυρές βάσεις όπως το υδροξείδιο του νατρίου παράγουν φθοραιθένιο ή και αιθίνιο, αποσπώντας ένα ή και δύο, αντίστοιχα, μόρια υδροφθορίου.
• Ως AgOH στην πράξη χρησιμοποιείται υδατικό εναιώρημα οξειδίου του αργύρου (Ag₂O):

$\mathrm {Ag_{2}O+H_{2}O{\xrightarrow {}}2AgOH}$

Από φθοραιθανάλη

Με καταλυτική υδρογόνωση:

$\mathrm {FCH_{2}CHO+H_{2}{\xrightarrow {Ni}}FCH_{2}CH_{2}OH}$

Από φθοραιθανικό 2-φθοραιθυλεστέρα

Ο φθοραιθανικός 2-φθοραιθυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας 2-φθοραιθανόλη:

Με διυδρογόνο (H₂) και νικέλιο (Ni):

$\mathrm {FCH_{2}COOCH_{2}CH_{2}F+{\frac {3}{2}}H_{2}{\xrightarrow {Ni}}2FCH_{2}CH_{2}OH}$

Από 2-φθοραιθαναμίνη

Με επίδραση νιτρώδους οξέος (ΗΝΟ₂) σε 2-φθοραιθαναμίνη :

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

Από οξιράνιο

Με επίδραση υδροφθορίου σε οξιράνιο:

$\mathrm {+HF{\xrightarrow {}}FCH_{2}CH_{2}OH}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

• Όπως όλες οι σταθερές αλαλκοόλες η 2-φθοραιθανόλη 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

Φθοραιθένιο

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

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

Δι(2-φθοραιθυλ)αιθέρας

Παραγωγή δι(2-φθοραιθυλ)αιθέρα:

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

Καρβοξυλικοί εστέρες

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

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RCOOH{\overrightarrow {\longleftarrow }}RCOOCH_{2}CH_{2}F+H_{2}O}$

2. Εστεροποίηση με ανυδρίτη καρβοξυλικού οξέος:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RCOOOCR{\xrightarrow {}}RCOOCH_{2}CH_{2}F+RCOOH}$

3. Εστεροποίηση με ακυλαλογονίδιο:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RCOX{\xrightarrow {Py}}RCOOCH_{2}CH_{2}F+HX}$

• Όπου Py: πυριδίνη.

Οξείδωση

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO₄). Παράγεται φθοραιθανικό οξύ:

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

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

$\mathrm {3FCH_{2}CH_{2}OH+2CrO_{3}{\xrightarrow {-Cr_{2}O_{3},\;-3H_{2}O}}3FCH_{2}CHO{\xrightarrow {+2CrO_{3}}}3FCH_{2}COOH+Cr_{2}O_{3}}$

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

Υποκατάσταση υδροξυλίου από αλογόνα

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

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

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):

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+NaX{\xrightarrow {}}XCH_{2}CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

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

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+AgOH{\xrightarrow {}}HOCH_{2}CH_{2}OH+AgF}$

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

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) προς 2-αλκοξυαιθανόλη (ROCH₂CH₂OΗ):

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RONa{\xrightarrow {}}ROCH_{2}CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) προς αλκιν-3-όλες (RC≡CCH₂CH₂ΟΗ). Π.χ.:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RC\equiv CNa{\xrightarrow {}}RC\equiv CCH_{2}CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) προς καρβονικό (2-υδροξυαιθυλ)εστέρα (RCOOCH₃):

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RCOONa{\xrightarrow {}}RCOOCH_{2}CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) προς 3-υδροξυπροπανονιτρίλιο (HOCH₂CH₂CN):

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+NaCN{\xrightarrow {}}HOCH_{2}CH_{2}CN+NaF}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) προς αλκοόλη-1:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RLi{\xrightarrow {}}RCH_{2}CH_{2}OH+LiF}$

Υποκατάσταση από σουλφυδρύλιο

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) προς 2-υδροθειαιθανόλη (HSCH₂CH₂ΟH):

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+NaSH{\xrightarrow {}}HSCH_{2}CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από αλκυλοσουλφύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) προς 2-(αλκυλοθει)αιθανόλη:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RSNa{\xrightarrow {}}RSCH_{2}CH_{2}OH+NaF}$

Υποκατάσταση από αμινομάδα

1. Με αμμωνία (NH₃) προς 2-αμιναιθανόλη:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+NH_{3}{\xrightarrow {}}H_{2}NCH_{2}CH_{2}OH+HF}$

2. Με πρωτοταγή αμίνη (RNH₂) προς 2-αλκυλαμιναιθανόλη:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RNH_{2}{\xrightarrow {}}RNHCH_{2}CH_{2}OH+HF}$

3. Με δευτεροταγή αμίνη (RNHR) προς 2-διαλκυλαμιναιθανόλη:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+RNHR{\xrightarrow {}}R_{2}NCH_{2}CH_{2}OH+HF}$

• Όπου R όχι οπωσδήποτε ίδια.

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) προς νιτρομεθάνιο (CH₃NO₂):

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

Υποκατάσταση από αρύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται 2-φαινυλαιθανόλη:

$\mathrm {PhH+FCH_{2}CH_{2}OH{\xrightarrow {AlF_{3}}}PhCH_{2}CH_{2}OH+HF}$

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄). Παράγεται αιθανόλη:

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

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

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

Εσωτερική απόσπαση υδροφθορίου

Με απόσπαση υδροφθορίου (HF) από 2-φθοραιθανόλη παράγεται οξιράνιο:

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

Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται 2-φθοροπροπανόλη-1, 1-φθοροπροπανόλη-2 και μεθυλο(2-φθοραιθυλ)αιθέρας:

$\mathrm {FCH_{2}CH_{2}OH+CH_{3}Cl+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {2}{5}}CH_{3}CHFCH_{2}OH+{\frac {2}{5}}CH_{3}CH(OH)CH_{2}F+{\frac {1}{5}}FCH_{2}CH_{2}OCH_{3}+KCl+H_{2}O}$

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.