Διμεθυλαιθέρας

Διμεθυλαιθέρας
Γενικά
Όνομα IUPAC	Μεθοξυμεθάνιο
Άλλες ονομασίες	Διμεθυλαιθέρας; Ξυλαιθέρας; Διμεθυλοξείδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H6O
Μοριακή μάζα	46,07 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	CH3OCH3
Συντομογραφίες	Me2Ο, DME
Αριθμός CAS	115-10-6
SMILES	COC
Αριθμός RTECS	PM3780000
Αριθμός UN	1033
Δομή
Διπολική ροπή	1,30 D
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	1; Αιθανόλη
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−138,5 °C
Σημείο βρασμού	−23,6 °C
Πυκνότητα	1,97 kg/m3 (αέριο); 668 kg/m3 (υγρό)
Διαλυτότητα; στο νερό	71 kg/m3 (20 °C)
Εμφάνιση	Άχρωμο αέριο
Χημικες ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία; ανάφλεξης	-41 °C
Σημείο αυτανάφλεξης	235 °C
Επικινδυνότητα
	Εξαιρετικά εύφλεκτος (F+)
Φράσεις κινδύνου	R12
Φράσεις ασφαλείας	(S2) S9, S16 S33
	Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm); εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

O διμεθυλαιθέρας (DME, DiMethylEther) ή μεθοξυμεθάνιο ή ξυλαιθέρας ή διμεθυλοξείδιο είναι μια οργανική ένωση με χημικό τύπο C₂H₆O (ίδιο με την ισομερή του αιθανόλη) και σύντομο συντακτικό τύπο CH₃OCH₃, που γράφεται επίσης συντομογραφικά Me₂O. Είναι ο απλούστερος αιθέρας. Στην εμφάνιση, στις συνηθισμένες συνθήκες (θερμοκρασία 25 °C, πίεση 1 atm), είναι ένα άχρωμο αέριο που χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη παραγώγων του και ως προωθητικό αεροζόλ. Όταν καίγεται στον αέρα παράγει (σχετικά) ελάχιστες ποσότητες οξειδίων του αζώτου (NO_x) και μονοξειδίου του άνθρακα, αν και η παραγωγή αιθάλης και υδρογονανθράκων είναι σημαντική. Γενικά συμπεριφέρεται ως ένα σχετικά «καθαρό» καύσιμο, όταν καίγεται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης.

[Επεξεργασία] Ονοματολογία

Η ονομασία «μεθοξυμεθάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC της ένωσης. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «μεθ-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου 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 «μεθοξυ-» δηλώνει την παρουσία μιας μεθοξυομάδας (CH₃O-) ανά μόριο της ένωσης.

[Επεξεργασία] Παραγωγή

Μονάδα σύνθεσης βιοδιμεθυλαιθέρα στο Chemrec's pilot facility

Εκτός από τις παρακάτω κλασσικές χημικές μεθόδους έχουν αναπτυχθεί (σε πειραματικό ακόμη επίπεδο) και ορισμένες βιοσύνθεσης διμεθυλαιθέρα.

[Επεξεργασία] Αφυδάτωση μεθανόλης

Ο διμεθυλαιθέρας παράγεται συνήθως με διαμοριακή αφυδάτωση μεθανόλης^[1]:

$\mathrm{2CH_3OH \xrightarrow[140^oC]{\pi.H_2SO_4} CH_3OCH_3 + H_2O}$

[Επεξεργασία] Μεθυλίωση μεθανολικού άλατος

Εναλλακτικά μπορεί να παραχθεί με μεθυλίωση μεθανολικού άλατος (π.χ. CH₃ONa) με μεθυλαλογονίδιο, συνήθως μεθυλοϊωδίδιο^[2]:

$\mathrm{CH_3OH + Na \xrightarrow{-\frac{1}{2}H_2} CH_3ONa \xrightarrow{+CH_3I} CH_3OCH_3 + NaI}$

[Επεξεργασία] Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

[Επεξεργασία] Αυτοξείδωση

Υπό την επίδραση φωτός (hv) και ατμοσφαιρικού οξυγόνου σχηματίζει ασταθή και εκρηκτικά υπεροξείδια^[3]:

$\mathrm{CH_3OCH_3 + O_2 \xrightarrow{hv} CH_3OCH_2O_2H}$

[Επεξεργασία] Επίδραση οξέων

Με τη επίδραση οξέων, κλασσικών ή κατά Lewis, παράγει διάφορα οξώνια, δηλαδή ασταθή και πολύ δραστικά παράγωγα του O⁺^[4]:

$\mathrm{CH_3OCH_3 + H^+ \xrightarrow{} [(CH_3)_2OH]^+}$
$\mathrm{CH_3OCH_3 + BF_3 \xrightarrow{} [(CH_3)_2O][BF_3] \xrightarrow{+RF}[(CH_3)_2OR] [BF_4]}$

[Επεξεργασία] Θειικό διμεθύλιο

Μια από τις κύριες εφαρμογές του διμεθυλαιθέρα και της δράσης του ως βάσης κατά Lewis είναι η παραγωγή θειικού διμεθυλίου [(CH₃)₂SO₄]^[5] ^[6]:

$\mathrm{CH_3OCH_3 + SO_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2SO_4}$

[Επεξεργασία] Αιθανικό οξύ

Μια άλλη από τις κύριες εφαρμογές του διμεθυλαιθέρα και της δράσης του ως βάσης κατά Lewis είναι η παραγωγή αιθανικού οξέος^[5]:

$\mathrm{CH_3OCH_3 + 2CO + H_2O \xrightarrow{} 2CH_3COOH}$

[Επεξεργασία] Υδρόλυση

Με επίδραση νερού, σε όξινο περιβάλλον, υδρολύεται προς μεθανόλη^[7]:

$\mathrm{CH_3OCH_3 + H_2O \xrightarrow{H^+} 2CH_3OH}$

[Επεξεργασία] Επίδραση υδροϊωδίου

1. Με επίδραση ψυχρού υδροϊωδίου (HI) παράγεται μεθανόλη και μεθυλοϊωδίδιο:

$\mathrm{CH_3OCH_3 + HI \xrightarrow{} CH_3I + CH_3OH}$

2. Με επίδραση θερμού υδροϊωδίου (HI) παράγεται μεθυλοϊωδίδιο και νερό:

$\mathrm{CH_3OCH_3 + 2HI \xrightarrow{\triangle} 2CH_3I + H_2O}$

[Επεξεργασία] Μετάθεση Wittig

Με επίδραση αλκυλολιθίου (π.χ. μεθυλολιθίου) έχουμε τη μετάθεση Wittig, με την οποία παράγεται αιθανόλη και αλκάνιο (μεθάνιο αν είχε χρησιμοποιηθεί μεθυλολίθιο)^[8]:

$\mathrm{CH_3OCH_3 + CH_3Li \xrightarrow{-CH_4} CH_3CH_2OLi \xrightarrow{+H_2O} CH_3CH_2OH + LiOH}$

[Επεξεργασία] Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγεται αιθυλομεθυλαιθέρας^[9]:

$\mathrm{CH_3OCH_3 + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} CH_3CH_2OCH_3 + KCl + H_2O}$

[Επεξεργασία] Εφαρμογές

Ο διμεθυλαιθέρας έχει πέντε (5) κύριες εφαρμογές:

Ως προωθητικό σε φιάλες αεροζόλ.
Ως πρώτη ύλη του θειικού διμεθυλίου
Παραγωγή αιθανικού οξέος.
Ως ελαφρά πολικός διαλύτης.
Ως ψυκτικό υγρό σε ψυγείο.

[Επεξεργασία] Σε χημικά εργαστήρια

Ο διμεθυλαιθέρας είναι ένας διαλύτης χαμηλής θερμοκρασίας, χρήσιμος σε ειδικές εργαστηριακές διεργασίες. Η χρησιμότητά του ως διαλύτη είναι περιορισμένη από το σχετικά μικρό σημείο βρασμού του (−23 °C), αλλά αυτή ακριβώς η ιδιότητα δίνει το πλεονέκτημα ότι μοπρεί να απομακρυθεί εύκολα από μίγματα στα οποία συμμετέχει, όταν δεν χρειάζεται πλέον η παρουσία του. Επίσης ο διμεθυλαιθέρας είναι η πρώτη ύλη για την παραγωγή ενός χρήσιμου αλκυλιωτικού μέσου: του τετραφθοροβορίδιου του τριμεθυλοξώνιου (βλ. δεύτερη αντίδραση §2.2)^[10].

[Επεξεργασία] Καύσιμο σε κινητήρες εσωτερικής καύσης

Ο διμεθυλαιθέρας είναι ένα υποσχόμενο (καθαρό εναλλακτικό) καύσιμο για ντιζελοκινητήρες^[11]. Χρησιμοποιείται σε μίγματα 30% διαιθυλαιθέρα και 70% υγραερίου σε αεριοστροβίλους έχοντας υψηλό βαθμό κετένης (55), σε σύγκριση με το ίδιο το ντίζελ (40-53)^[12]. Χρειάζεται μια σχετικά ήπια προσαρμογή για τους κινητήρες ντίζελ ώστε να μπορούν να καίνε διμεθυλαιθέρα. Η απλότητα της δομής του και η μικρή ανθρακική αλυσίδα που περιέχει οδηγεί σε πολύ χαμηλές εκπομπές ρύπων όπως τα οξείδια του αζώτου και το μονοξείδιο του άνθρακα. Έτσι ικανοποιεί τις πιο αυστηρές προδιαγραφές της Ευρωπαϊκής Ένωσης, των ΗΠΑ (από το 2010) και της Ιαπωνίας (από το 2009^[13]. Επίσης μελετάται η παραγωγή διμεθυλαιθέρα ως βιοκαύσιμο (BioDME), που παράγεται από λιγνοκυτταρική βιομάζα^[14]. Για την ώρα η Ευρωπαϊκή Ένωση σχεδίασε ότι ο βιοδιμεθυλαιθέρας θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μίγματα βιοκαυσίμων από το 2030. Υπάρχουν εταιρείες που συνεργάζονται με την Ευρωπαϊκή ένωση σε τέτοιου είδους προγράμματα^[15]^[16].

Το 2009 μια ομάδα φοιτητών του πανεπιστημίου «won the Urban Concept/Internal Combustion» από τη Δανία, μετείχε σε ένα άτυπο παγκόσμιο πρωτάθλημα με ένα όχημα που κατανάλωνε καθαρό διμεθυλαιθέρα. Το όχημα διένυε μέση απόσταση (ρεκόρ) 589 χιλιόμετρα για κάθε λίτρο καυσίμου του, με έναν κινητήρα ισοδύναμο με ένα δίχρονο κινητήρα βενζίνης 50 cm³, αλλά χρησιμοποιώντσς τιε αρχές ενός κινητήρα ντίζελ. Το παλαιότερο ρεκόρ ήταν 306 χιλιόμετρα ανά λίτρο καυσίμου, που το είχε πετύχει η ίδια ομάδα το 2007^[17]

[Επεξεργασία] Ψυκτικό υγρό για ψυγεία

Ένα μίγμα διμεθυλαιθέρα και προπανίου χρησιμοποιήθηκε ως ψυκτικό υγρό σε ψυγείο^[18]^[19]

[Επεξεργασία] Ασφάλεια

Είναι λιγότερο επιρρεπής στην αυτοξείδωση, σε σύγκριση με άλλους διαλκυλαιθέρες. Ακόμη είναι σχετικά μη τοξικός. Ωστόσο θέλει ιδιαίτερη προσοχή γιατί είναι πολύ εύφλεκτος.

[Επεξεργασία] Aναφορές και σημειώσεις

↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.3.2.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.3.1.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.200, §8.5.1.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.200, §8.5.2.
↑ ^5,0 ^5,1 Manfred Müller, Ute Hübsch, “Dimethyl Ether” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.
↑ demeon.com, Akzo Nobel DME
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.201, §8.5.3.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.201, §8.5.4.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = CH₃OCH₂.
↑ T. J. Curphey (1988), "Trimethyloxonium tetrafluoroborate", Org. Synth., http://www.orgsyn.org/orgsyn/orgsyn/prepContent.asp?prep=CV6P1019 ; Coll. Vol. 6: 1019
↑ nycomb.se, Nycomb Chemicals company
↑ http://www.topsoe.com/site.nsf/all/BBNN-5PNJ3F?OpenDocument topsoe.com
↑ http://www.japantransport.com/conferences/2006/03/dme_detailed_information.pdf, Conference on the Development and Promotion of Environmentally Friendly Heavy Duty Vehicles such as DME Trucks, Washington DC, March 17, 2006
↑ http://www.biodme.eu/
↑ http://www.volvo.com/group/global/en-gb/newsmedia/pressreleases/NewsItemPage.htm?channelId=2184&ItemID=47984&sl=en-gb
↑ http://www.volvo.com/group/global/en-gb/volvo+group/ourvalues/environment/renewable_fuels/biodme/biodme.htm
↑ The Danish Ecocar Team - List of achievements
↑ "A Pharmacist's Guide to OTC Therapy: OTC Treatments for Warts". July 2006. http://www.pharmacytimes.com/issue/pharmacy/2006/2006-07/2006-07-5674.
↑ http://www.fda.gov/cdrh/pdf3/K030838.pdf

[Επεξεργασία] 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.

Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Dimethyl ether της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).

[0] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.3.2.

[1] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.198, §8.3.1.

[2] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.200, §8.5.1.

[3] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.200, §8.5.2.

[Ullmann-4] 5,0 ^5,1 Manfred Müller, Ute Hübsch, “Dimethyl Ether” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.

[5] .com, Akzo Nobel DME

[6] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.201, §8.5.3.

[7] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.201, §8.5.4.

[8] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = CH₃OCH₂.

[9] T. J. Curphey (1988), "Trimethyloxonium tetrafluoroborate", Org. Synth., http://www.orgsyn.org/orgsyn/orgsyn/prepContent.asp?prep=CV6P1019 ; Coll. Vol. 6: 1019

[10] ycomb.se, Nycomb Chemicals company

[11] ttp://www.topsoe.com/site.nsf/all/BBNN-5PNJ3F?OpenDocument topsoe.com

[12] ttp://www.japantransport.com/conferences/2006/03/dme_detailed_information.pdf, Conference on the Development and Promotion of Environmentally Friendly Heavy Duty Vehicles such as DME Trucks, Washington DC, March 17, 2006

[13] ttp://www.biodme.eu/

[14] ttp://www.volvo.com/group/global/en-gb/newsmedia/pressreleases/NewsItemPage.htm?channelId=2184&ItemID=47984&sl=en-gb

[15] ttp://www.volvo.com/group/global/en-gb/volvo+group/ourvalues/environment/renewable_fuels/biodme/biodme.htm

[16] The Danish Ecocar Team - List of achievements

[17] "A Pharmacist's Guide to OTC Therapy: OTC Treatments for Warts". July 2006. http://www.pharmacytimes.com/issue/pharmacy/2006/2006-07/2006-07-5674.

[18] ttp://www.fda.gov/cdrh/pdf3/K030838.pdf

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

Διμεθυλαιθέρας


Γενικά
Όνομα IUPAC	Μεθοξυμεθάνιο
Άλλες ονομασίες	Διμεθυλαιθέρας Ξυλαιθέρας Διμεθυλοξείδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C₂H₆O
Μοριακή μάζα	46,07 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH₃OCH₃
Συντομογραφίες	Me₂Ο, DME
Αριθμός CAS	115-10-6
SMILES	COC
Αριθμός RTECS	PM3780000
Αριθμός UN	1033
Δομή
Διπολική ροπή	1,30 D
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	1 Αιθανόλη
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−138,5 °C
Σημείο βρασμού	−23,6 °C
Πυκνότητα	1,97 kg/m³ (αέριο) 668 kg/m³ (υγρό)
Διαλυτότητα στο νερό	71 kg/m³ (20 °C)
Εμφάνιση	Άχρωμο αέριο
Χημικες ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	-41 °C
Σημείο αυτανάφλεξης	235 °C
Επικινδυνότητα


Εξαιρετικά εύφλεκτος (F+)
Φράσεις κινδύνου	R12
Φράσεις ασφαλείας	(S2) S9, S16 S33
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Διμεθυλαιθέρας

Πίνακας περιεχομένων

[Επεξεργασία] Ονοματολογία

[Επεξεργασία] Παραγωγή

[Επεξεργασία] Αφυδάτωση μεθανόλης

[Επεξεργασία] Μεθυλίωση μεθανολικού άλατος

[Επεξεργασία] Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

[Επεξεργασία] Αυτοξείδωση

[Επεξεργασία] Επίδραση οξέων

[Επεξεργασία] Θειικό διμεθύλιο

[Επεξεργασία] Αιθανικό οξύ

[Επεξεργασία] Υδρόλυση

[Επεξεργασία] Επίδραση υδροϊωδίου

[Επεξεργασία] Μετάθεση Wittig

[Επεξεργασία] Επίδραση καρβενίων

[Επεξεργασία] Εφαρμογές

[Επεξεργασία] Σε χημικά εργαστήρια

[Επεξεργασία] Καύσιμο σε κινητήρες εσωτερικής καύσης

[Επεξεργασία] Ψυκτικό υγρό για ψυγεία

[Επεξεργασία] Ασφάλεια

[Επεξεργασία] Aναφορές και σημειώσεις

[Επεξεργασία] Πηγές

Προσωπικά εργαλεία

Περιοχές ονομάτων

Παραλλαγές

Εμφανίσεις

Ενέργειες

Αναζήτηση

Πλοήγηση

Συμμετοχή

Εκτύπωση/εξαγωγή

Εργαλειοθήκη

Άλλες γλώσσες