1-βρωμοπροπάνιο

Το 1-βρωμοπροπάνιο ή προπυλοβρωμίδιο είναι μια χημική ένωση με χημικό τύπο C₃H₇Br. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκυλαλογονιδίων. Στην εμφάνιση είναι ένα άχρωμο υγρό, στις συνηθισμένες συνθήκες (T = 25 °C, P = 1 atm). Έχει ένα (1) μόνο ισομερές θέσης, το 2-βρωμοπροπάνιο. Είναι ένας οργανικός διαλύτης που χρησιμοποιήθηκε για τον καθαρισμό μεταλλικών επιφανειών και για την απομάκρυνση υπολειμμάτων συγκόλλησης από ηλεκτρονικά κυκλώματα και ως διαλύτης συγκολλητικών ουαιών. Έχει μια χαρακτηριστική οσμή υδρογονάνθρακα. Ωστόσο, αποτελεί ένα υλικό για το οποίο δεν έχει ερευνηθεί αρκετά η δυνατότητα χρήσης του σε διάφορους τομείς. Έχει περιγραφεί ως ένας «πτητικός οργανικός αναστολέας διάβρωσης» (VOC inhibitor).

1-βρωμοπροπάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	1-βρωμοπροπάνιο
Άλλες ονομασίες	Προπυλοβρωμίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H7Br
Μοριακή μάζα	122,99 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH2CH2Br
Συντομογραφίες	PrBr, 1-BP, NPB
Αριθμός CAS	106-94-5
SMILES	CCCBr
Αριθμός RTECS	TX4110000
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	1 2-βρωμοπροπάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-109,9 °C
Σημείο βρασμού	71,0 °C
Πυκνότητα	1.353 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	2,5 kg/m3 (20 °C)
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	Πλήρως διαλυτό σε αιθανόλη διαιθυλαιθέρα.
Ιξώδες	6,509 cP (0 °C) 5,241 cP (20 °C)
Δείκτης διάθλασης , nD	1,43414
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R11 R60 R63 R36/37/38 R48/20 R67
Φράσεις ασφαλείας	S53 S45
LD50	2,9 g/kg
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	0 2 0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Ονοματολογία

Η ονομασία «1-βρωμοπροπάνιο» 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 «βρωμο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου βρωμίου ανά μόριο της ένωσης. Τέλος, ο αριθμός θέσης «1-» δηλώνει ότι το άτομο του βρωμίου 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-Br	σ	2sp3-4sp3	191 pm	2% C+ Br-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
H	+0,03
C#2	-0,06
C#1	-0,04
Br	-0,02
C#3	-0,09

Παραγωγή

Με φωτοχημική βρωμίωση

Με φωτοχημική βρωμίωση προπανίου παράγεται μίγμα των δύο ισομερών βρωμοπροπανίων:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{3}+Br_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}0,035CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+0,965CH_{3}CHBrCH_{3}+HBr}$

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

Υποκατάσταση υδροξυλίου από βρώμιο

1. Με επίδραση υδροβρωμίου (HCl) σε 1-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+HBr{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+H_{2}O}$

2. Η υποκατάσταση του OH από Br στην 1-προπανόλη μπορεί να γίνει και με βρωμιωτικά μέσα. Με τριβρωμιούχο φωσφόρο (PCl₃):

$\mathrm {3CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+PBr_{3}{\xrightarrow {}}3CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+H_{3}PO_{3}}$

Προσθήκη βρωμομεθανίου σε αιθένιο

Με προσθήκη βρωμομεθανίου σε αιθένιο παράγεται 1-βρωμοπροπάνιο:

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

Προσθήκη υδροβρωμίου σε κυκλοπροπάνιο

Με προσθήκη υδροβρωμίου σε κυκλοπροπάνιο παράγεται 1-βρωμοπροπάνιο:

$\mathrm {+HBr{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br}$

Με αποικοδόμηση τύπου Hunsdiecker

Με επίδραση βρωμίου σε βουτανικό άργυρο παράγεται 1-βρωμοπροπάνιο - Αντίδραση Hunsdiecker:

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

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αντιδράσεις υποκατάστασης

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

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+AgOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+AgBr\downarrow }$

Υποκατάσταση από αλκοξύλιο

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+RONa{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}OR+NaBr}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+RC\equiv CNa{\xrightarrow {}}RC\equiv CCH_{2}CH_{2}CH_{3}+NaBr}$

Υποκατάσταση από ακύλιο

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+RCOONa{\xrightarrow {}}RCOOCH_{2}CH_{2}CH_{3}+NaBr}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+NaCN{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CN+NaBr}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+RLi{\xrightarrow {}}RCH_{2}CH_{2}CH_{3}+LiBr}$

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+NaSH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}SH+NaBr}$

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει αλκυλπροπυλθειαιθέρα (RSCH₂CH₂CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+RSNa{\xrightarrow {}}RSCH_{2}CH_{2}CH_{3}+NaBr}$

Υποκατάσταση από ιώδιο

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+NaI{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}I+NaBr}$

Υποκατάσταση από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε 1-βρωμοπροπάνιο (CH₃CH₂Br) παράγεται 1-φθοροπροπάνιο:

$\mathrm {2CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}CH_{2}F+Hg_{2}Br_{2}\downarrow }$

Υποκατάσταση από αμινομάδα

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+HBr}$

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH₂) σχηματίζει αλκυλοπροπυλαμίνη (RNHCH₂CH₂CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+RNH_{2}{\xrightarrow {}}RNHCH_{2}CH_{2}CH_{3}+HBr}$

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει διαλκυλοπροπυλαμίνη [R'N(CH₂CH₂CH₃)R]:

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

Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει βρωμιούχο τριαλκυλοπροπυλαμμώνιο {[R'N(CH₂CH₂CH₃)(R)R"]Br}:

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

Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη σχηματίζει προπανοφωσφαμίνη-1:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+PH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}PH_{2}+HBr}$

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NO_{2}+AgBr\downarrow }$

Υποκατάσταση από φαινύλιο

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

$\mathrm {PhH+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br{\xrightarrow {AlBr_{3}}}PhCH_{2}CH_{2}CH_{3}+HBr}$

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται προπυλολίθιο:

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

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}MgBr}$

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH₄) παράγεται προπάνιο:

$\mathrm {4CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{2}CH_{3}+LiBr+AlBr_{3}}$

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+Zn+HBr{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{3}+ZnBr_{2}}$

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

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

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

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

Αντιδράσεις προσθήκης

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

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

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 1-βρωμο-1-πεντένιο:

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

3. Η αντίδραση του 1-βρωμοπροπανίου 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.:

$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br{\xrightarrow {}}RCH_{2}BrCH=CHCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{3}}$ (1,4-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br{\xrightarrow {}}RCH=CHCHBrCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{3}}$ (1,2-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}RCHBrCH(CH_{2}CH_{2}CH_{3})CH=H_{2}+{\frac {1}{2}}RCH(CH_{2}CH_{2}CH_{3})CHBrCH=CH_{2}}$ (3,4-προσθήκη)

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

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

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

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br{\xrightarrow {}}BrCH_{2}CH_{2}OCH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

Αντίδραση απόσπασης

Με απόσπαση υδροβρωμίου (HBr) από 1-βρωμοπροπάνιο παράγεται προπένιο:

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

Παρεμβολή καρβενίων

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br+CH_{3}I+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {3}{7}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Br+{\frac {2}{7}}(CH_{3})_{2}CHCH_{2}Br+{\frac {2}{7}}CH_{3}CH_{2}CHBrCH_{3}+KI+H_{2}O}$

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

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

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

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

Προκύπτει επομένως μίγμα 1-βρωμοβουτάνιου ~43%, 2-βρωμοβουτάνιου ~29% και 1-βρωμομεθυλοπροπάνιου 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