Ιωδαιθάνιο

Ιωδαιθάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Ιωδαιθάνιο
Άλλες ονομασίες	Αιθυλιωδίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H5I
Μοριακή μάζα	155,97 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH2I
Συντομογραφίες	EtI
Αριθμός CAS	75-03-6
SMILES	CCI
InChI	1S/C2H5I/c1-2-3/h2H2,1H3
Αριθμός UN	KKI4750000
ChemSpider ID	6100
Δομή
Ισομέρεια
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-110,9 °C
Σημείο βρασμού	72,4 °C
Πυκνότητα	1.950 kg/m3 (υγρό)
Διαλυτότητα στο νερό	4 kg/m3 (20 °C)
Ιξώδες	7,269 cP (0 °C) 5,925 (20 °C)
Δείκτης διάθλασης , nD	1,3903
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R23 R24 R25 R42 R43 R63
Φράσεις ασφαλείας	S45 S26 S36 S37 S39 S23
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	1 2 1
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το ιωδαιθάνιο είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και ιώδιο, με χημικό τύπο C₂H₅I και σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂Ι. Συντομογραφικά συμβολίζεται με τα σύμβολα EtI και Halon 20001. Ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκυλαλογονιδίων, καθώς και στην κατηγορία των οργανιωδιούχων ενώσεων. Το καθαρό ιωδαιθάνιο, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο, πτητικό και εύφλεκτο υγρό, με αιθέρια οσμή, ελάχιστα διαλυτό στο νερό. Έχει ιξώδες 0,556 mPa·s. Παράγεται (συνήθως) με θέρμανση αιθανόλης μαζί με ιώδιο και φωσφόρο Όταν, όμως, το ιωδαιθάνιο έρχεται σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα, ιδιαίτερα υπό την επίδραση φωτός, καθώς επίσης και με την παραμονή διαλύματός του σε νερό, αποσυνθέτεται παράγοντας μια κίτρινη ή κοκκινωπή χροιά, που οφείλεται στο διαλυμένο παραγώμενο (στοιχειακό) ιώδιο. Μπορεί επίσης να παραχθεί με αντίδραση αιθανόλης και υδροϊωδικό οξύ, απομακρύνοντας με απόσταξη το έτσι παραγώμενο ιωδαιθάνιο. Αν χρειάζεται να αποθηκευθεί το ιωδαιθάνιο, αυτό γίνεται με την προσθήκη σκόνης (μεταλλικού) χαλκού, αργύρου και αιθανόλης, για να αποφευχθεί η γρήγορη αποσύνθεσή του (ιωδαιθανίου), αλλά ακόμη και με αυτήν τη μέθοδο τα δείγματα ιωδαιθανίου δεν κρατούν για περισσότερο από ένα έτος από την παραγωγή τους. Επειδή τα ιωδιούχα ιόντα (I^-) είναι μια καλή «αποχωρούσα ομάδα», το ιωδαιθάνιο είναι άριστο αιθυλιωτικό μέσο. Χρησιμοποιήθηκε ακόμη για την παραγωγή ελεύθερων ριζών υδρογόνου.

Ονοματολογία

Η ονομασία «ιωδαιθάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, 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 «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες που έχουν χαρακτηριστικές καταλήξεις. Το αρχικό πρόθεμα «ιωδο-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου ιωδίου ανά μόριο της ένωσης.

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-I	σ	2sp3-5sp3	213,2 pm	5‰ C+ I-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
I	-0,005
H	+0,03
C#1	-0,055
C#2	-0,09

Παραγωγή

Φωτοχημική ιωδίωση

Με φωτοχημική ιωδίωση αιθανίου:

$\mathrm {CH_{3}CH_{3}+I_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}CH_{3}CH_{2}I+HI}$

• Ακολουθεί το συνηθισμένο μηχανισμό φωτοχημικής αλογόνωσης αλκανίων. Παράγονται και πολυϊωδοπαράγωγα. Η συγκέντρωση των τελευταίων περιορίζεται με χρήση περίσσειας αιθανίου.
• Γίνεται με πολύ αργό ρυθμό και ευνοείται περισσότητα από τη θερμότητα και όχι τόσο από την υπεριώδη ακτινοβολία).

Υποκατάσταση υδροξυλίου από ιώδιο

1. Με επίδραση υδροϊωδίου (HBr) σε αιθανόλη (CH₃CH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+HI{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}I+H_{2}O}$

• Συνήθως το υδροϊώδιο παρασκευάζεται επιτόπου («in citu») με την αντίδραση:

$\mathrm {2KI+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}K_{2}SO_{4}+2HI}$

2. Η υποκατάσταση του OH από I στη μεθανόλη μπορεί να γίνει και με ιωδιωτικά μέσα: Με τριιωδιούχο φωσφόρο (PI₃):

$\mathrm {3CH_{3}CH_{2}OH+PI_{3}{\xrightarrow {}}3CH_{3}CH_{2}I+H_{3}PO_{3}}$

• Συνήθως ο τριιωδιούχος φωσφόρος παράγεται επίσης in citu, με επίδραση ιωδίου σε ερυθρό φωσφόρο, διαλυμένα στην αιθανόλη με την οποία αντιδρά ο παραγώμενος τριιωδιούχος φωσφόρος.

Υποκατάσταση άλλου αλογόνου από ιώδιο

Με επίδραση ιωδιούχου καλίου (KI) σε αιθυλαλογονίδιο (CH₃CH₂X, όπου X εδώ F, Cl, Br):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}X+KI{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}I+KX}$

Προσθήκη υδροϊωδίου σε αιθένιο

Με προσθήκη υδροϊωδίου σε αιθένιο παράγεται αιθυλιωδίδιο:

$\mathrm {CH_{2}=CH_{2}+HI{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}I}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αντιδράσεις υποκατάστασης

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

Υποκατάσταση από υδροξύλιο

Κατά την υδρόλυσή του με εναιώρημα υδροξειδίου του αργύρου (AgOH) σχηματίζεται αιθανόλη (CH₃CH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+AgOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OH+AgI\downarrow }$

Παραγωγή από αλκοξύλιο

Με αλκοολικά άλατα (RONa) σχηματίζει αιθυλαλκυλαιθέρα (CH₃CH₂OR):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+RONa{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OR+NaI}$

Υποκατάσταση από αλκινύλιο

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) σχηματίζει αλκίνιο-3 (RC≡CCH₂CH₃). Π.χ.:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+RC\equiv CNa{\xrightarrow {}}RC\equiv CCH_{2}CH_{3}+NaI}$

Υποκατάσταση από ακύλιο

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) σχηματίζει καρβονικό αιθυλεστέρα (RCOOCH₂CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+RCOONa{\xrightarrow {}}RCOOCH_{2}CH_{3}+NaI}$

Υποκατάσταση από κυάνιο

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) σχηματίζει προπανονιτρίλιο (CH₃CH₂CN):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+NaCN{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CN+NaI}$

Υποκατάσταση από αλκύλιο

Με αλκυλολίθιο (RLi) σχηματίζει αλκάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+RLi{\xrightarrow {}}RCH_{2}CH_{3}+LiI}$

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιο

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) σχηματίζει αιθανοθειόλη (CH₃CH₂SH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+NaSH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}SH+NaI}$

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιο

Με θειολικό νάτριο (RSNa) σχηματίζει αιθυλαλκυλοθειαιθέρα (RSCH₂CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+RSNa{\xrightarrow {}}RSCH_{2}CH_{3}+NaI}$

Υποκατάσταση από φθόριο

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg₂F₂) σε αιθυλιωδίδιο (CH₃CH₂I) παράγεται φθοραιθάνιο:

$\mathrm {2CH_{3}CH_{2}I+Hg_{2}F_{2}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}F+Hg_{2}I_{2}\downarrow }$

Υποκατάσταση από αμινομάδα

Με αμμωνία (NH₃) σχηματίζει αιθαναμίνη (CH₃CH₂NH₂):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}NH_{2}+HI}$

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδα

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH₂) σχηματίζει αλκυλαιθυλαμίνη (RNHCH₂CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+RNH_{2}{\xrightarrow {}}RNHCH_{2}CH_{3}+HI}$

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδα

Με δευτεροταγείς αμίνες (R'NHR) σχηματίζει διαλκυλαιθυλαμίνη [R'N(CH₂CH₃)R]:

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

Υποκατάσταση από τριαλκυλαμινομάδα

Με τριτοταγείς αμίνες [R'N(R)R"] σχηματίζει ιωδιούχο τριαλκυλαιθυλαμμώνιο {[R'N(CH₂CH₃)(R)R"]I}:

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

Υποκατάσταση από φωσφύλιο

Με φωσφίνη σχηματίζει αιθανοφωσφαμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+PH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}PH_{2}+HI}$

Υποκατάσταση από νιτροομάδα

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO₂) σχηματίζει νιτραιθάνιο (CH₃CH₂NO₂):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}NO_{2}+AgI\downarrow }$

Υποκατάσταση από φαινύλιο

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζολίου παράγεται αιθυλοβενζόλιο:

$\mathrm {PhH+CH_{3}CH_{2}I{\xrightarrow {AlCl_{3}}}PhCH_{2}CH_{3}+HI}$

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεων

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται αιθυλολίθιο:

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

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}MgI}$

Αναγωγή

1. Με λιθιοαργιλλιοϋδρίδιο (LiAlH₄) παράγεται αιθάνιο:

$\mathrm {4CH_{3}CH_{2}I+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{3}+LiI+AlCl_{3}}$

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+Zn+HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{3}+ZnICl}$

3. Με υδροϊώδιο (HI):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+HI{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{3}+I_{2}}$

4. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου, παράγεται αιθάνιο:

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

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

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

Αντιδράσεις προσθήκης

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH₂=CH₂) παράγει 1-ιωδοβουτάνιο (CH₃CH₂CH₂CH₂I):

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

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 1-ιωδο-1-βουτένιο (CH₃CH₂CH=CHI):

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

3. Η αντίδραση του ιωδαιθανίου 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:

$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CH_{2}I{\xrightarrow {}}RCH_{2}ICH=CHCH_{2}CH_{2}CH_{3}}$ (1,4-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CH_{2}I{\xrightarrow {}}RCH=CHCHICH_{2}CH_{2}CH_{3}}$ (1,2-προσθήκη)
$\mathrm {RCH=CHCH=CH_{2}+CH_{3}CH_{2}I{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}RCHICH(CH_{2}CH_{3})CH=H_{2}+{\frac {1}{2}}RCH(CH_{2}CH_{3})CHICH=CH_{2}}$ (3,4-προσθήκη)

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

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

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

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}I{\xrightarrow {}}ICH_{2}CH_{2}OCH_{2}CH_{3}}$

Αντίδραση απόσπασης

Με απόσπαση υδροβρωμίου (HI) από αιθυλιωδίδιο παράγεται αιθένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{ROH}}CH_{2}=CH_{2}+NaI+H_{2}O}$

Παρεμβολή καρβενίων

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+CH_{2}N_{2}{\xrightarrow {hv}}{\frac {3}{5}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}I+{\frac {2}{5}}CH_{3}CHICH_{3}+N_{2}\uparrow }$

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

1. Παρεμβολή στους τρεις (3) δεσμούς CH₂-H. Παράγεται 1-ιωδοπροπάνιο.

2. Παρεμβολή στους δυο (2) δεσμούς CH-H: 2. Παράγεται 2-ιωδοπροπάνιο.

Προκύπτει επομένως μίγμα 1-ιωδοπροπάνιου ~60% και 2-ιωδοπροπάνιου ~40%.

Εφαρμογές

Το ιωδαιθάνιο χρησιμοποιήθηκε ως βαρύ υγρό για αναλύσεις ορυκτών και στην οργανική σύνθεση.

Υγεία και ασφάλεια

Οι ατμοί του ιωδαιθανίου σε συνδυασμό με αέρα και θέρμανση πάνω από την ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξής του, σχηματίζει εκρηκτικά μίγματα.

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