Τριμεθυλοσιλάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Τριμεθυλοσιλάνιο
Trimethylsilane.svg
Trimethylsilane-3D-balls.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Τριμεθυλοσιλάνιο
Άλλες ονομασίες Διμεθυλοσιλυλομεθάνιο
μεθυλο-2-σιλαπροπάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C3H10Si
Μοριακή μάζα 74,197 amu[1]
Σύντομος
συντακτικός τύπος
(CH3)3SiH
Συντομογραφίες Me3SiH
Αριθμός CAS 1111-74-6
SMILES CSi(C)C
Αριθμός EINECS 213-603-0
Αριθμός UN 3161
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 3
Προπυλοσιλάνιο
Ισοπροπυλοσιλάνιο
Αιθυλομεθυλοσιλάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -136°C
Σημείο βρασμού 6,7°C
Κρίσιμη θερμοκρασία 155°C
Πυκνότητα 630 kg/m3 (υγρό)
Τάση ατμών 1,6 bar (στους 20°C)
Εμφάνιση αέριο
Χημικές ιδιότητες
Σημείο αυτανάφλεξης 235°C
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το τριμεθυλοσιλάνιο ή διμεθυλοσιλυλομεθάνιο ή μεθυλο-2-σιλαβουτάνιο είναι ένα αλκυλοσιλάνιο. Από τις παραπάνω ονομασίες:

  1. Η πρώτη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί τριυποκατεστημένο σιλάνιο (SiH4), δηλαδή τρία (3) άτομα υδρογόνου έχουν αντικατασταθεί από τρία (3) μεθύλια (CH3).
  2. Η δεύτερη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο μεθάνιο (CH4), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου του έχει αντικατασταθεί από διμεθυλοσιλύλιο [(CH3)2SiH].
  3. Η τρίτη είναι ονομασία που προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», δηλαδή μεθυλοπροπάνιο [(CH3)3CH] στο οποίο έχει αντικατασταθεί το άτομο άνθρακα (C) #2 από πυρίτιο (Si).

Με βάση το χημικό τύπο του, C2H8Si, έχει τα ακόλουθα τέσσερα (4) ισομερές θέσης:

  1. Προπυλοσιλάνιο ή 1-σιλυλοπροπάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2CH2SiH3
  2. Ισοπροπυλοσιλάνιο ή 2-σιλυλοπροπάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH(SiH3)CH3
  3. Αιθυλομεθυλοσιλάνιο ή μεθυλοσιλυλαιθάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2SiH2CH3

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του μεθυλοπροπανίου. Ωστόσο οι δεσμοί C-Si και Si-H είναι πολωμένοι κατά την έννοια Cδ--Siδ+ και Siδ+-Hδ-, αντίστοιχα, γιατί το πυρίτιο έχει μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα (1,90 κατά Paouling) και από τον άνθρακα (2,55 κατά Paouling) και από το υδρογόνο (2,20 κατά Paouling).

Δεσμοί[2]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp2-1s 107 pm 3% C- H+
C-Si σ 2sp2-3sp2 188 pm 10,5% C- Si-
Si-H σ 3sp2-1s 143 pm 3% Si+ H-
Γωνίες
HCSi 109° 28'
CSiH 109° 28'
HCH 109° 28'
HSiH 109° 28'
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[3]
C -0,195
H (Si-H) -0,03
H (C-H) +0,03
Si +0,345

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με οργανομαγνησιακή ένωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH3MgI) σε σιλυλινοτριχλωρίδιο (SiHCl3) παράγεται τριμεθυλοσιλάνιο[4]:

\mathrm{3CH_3I + 3Mg \xrightarrow{|Et_2O|} 3CH_3CH_2MgI \xrightarrow{+SiHCl_3} (CH_3)_3SiH + 3MgClI \downarrow}

Με μεθυλολίθιο και σιλυλινοτριχλωρίδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλολιθίου (CH3Li) σε σιλυλινοτριχλωρίδιο (SiHCl3) παράγεται τριμεθυλοσιλάνιο[5]:

\mathrm{3CH_3X + 6Li \xrightarrow[|Et_2O|, -10^oC]{-3LiX} 3CH_3Li \xrightarrow{+ SiHCl_3} (CH_3)_3SiH + LiCl}

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το τριμεθυλοσιλάνιο έχει ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες, καθώς συνδυάζει τη συμπεριφορά καρβιδίου με εκείνη υδριδίου.

Πυρηνόφιλη υποκατάσταση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Διάφορα πυρηνόφιλα (Nu-) αντιδραστήρια, διασπούν, ανάλογα με τις συνθήκες, το δεσμό C-Si ή έναν από τους δεσμούς Si-H (πιο εύκολα). Οι μηχανισμοί που επικρατούν είναι οι SN2 και SNi. Στην πρώτη περίπτωση σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [(CH3)3SiHNu]- με δομή τριγωνικής διπυραμίδας, αφού το πυρίτιο μπορεί να αξιοποιεί και τα 3d τροχιακά του με υβριδισμό 3sp3d. Η γενική μορφή της πυρηνόφιλης υποκατάστασης σε τριμεθυλοσιλάνιο είναι η ακόλουθη:[6].

\mathrm{(CH_3)_3SiH + ANu \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiNu + AH}

  • Με ANu συμβολίζεται πυρηνόφιλο αντιδραστήριο.
  • Ο ρόλος του BF3 είναι να σχηματίζει το ενδιάμεσο σύμπλοκο [ANu-BF] και διευκολύνει την ενεργοποίηση του ANu.
  • Παραδείγματα:

Διμεθυλοσιλανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση νερού (H2O) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και τριμεθυλοσιλανόλη

\mathrm{(CH_3)_3SiH + H_2O \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiOH + H_2 \uparrow}

  • A = H, Nu = OH.

2. Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στην αλκοόλη αλκάνιο (RH) και τριμεθυλοσιλανόλη

\mathrm{(CH_3)_3SiH + ROH \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiOH + RH}

  • A = R, Nu = OH.

Αλκοξυτριμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αιθέρα (ROR) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκοξυτριμεθυλοσιλάνιο [(CH3)3SiOR]

\mathrm{(CH_3)_3SiH + ROR \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiOR + RH}

  • A = R, Nu = OR.

Αλκινυλοτριμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αλκινυλοτριμεθυλοσιλάνιο [(CH3)3SiC ≡ CR]

\mathrm{(CH_3)_3SiH + RC \equiv CH \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiC \equiv CR + H_2 \uparrow}

  • A = H, Nu = RC ≡ C.

Καρβαλκοξυτριμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση εστέρα (RCOOR) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και καρβαλκοξυτριμεθυλοσιλάνιο [(CH3)3SiOOCR, εστέρας της τριμεθυλοσιλανόλης]

\mathrm{(CH_3)_3SiH + RCOOR \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiOOCR + RH}

  • A = R, Nu = RCOO.

Τριμεθυλοσιλανονιτρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτριλίων (RCN) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και τριμεθυλοσιλανονιτρίλιο

\mathrm{(CH_3)_3SiH + RCN \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiCN + RH}

  • A = R, Nu = CN.

Αλκυλοτριμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και αλκυλοτριμεθυλοσιλάνιο [(CH3)3SiR]

\mathrm{(CH_3)_3SiH + RNa \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiR + NaH}

  • A = Na, Nu = R.

Τριμεθυλοσιλανοθειόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειόλης (RSH) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στη θειόλη αλκάνιο (RH) και τριμεθυλοσιλανοθειόλη

\mathrm{(CH_3)_3SiH + RSH \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiSH + RH}

  • A = R, Nu = SH.

Αλκυλοθειοτριμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκυλοθειοτριμεθυλοσιλάνιο [(CH3)2SiHSR]

\mathrm{(CH_3)_3SiH + RSR \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiSR + RH}

  • A = R, Nu = SR.

Τριμεθυλοσιλιλαλογονίδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκυλαλογονίδιου (RX) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο αλκάνιο (RH) και τριμεθυλοσιλυλοχλωρίδιο [(CH3)2SiHΧ]

\mathrm{(CH_3)_3SiH + RX \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiX + RH}

  • A = R, Nu = X.

Τριμεθυλοσιλαναμίνες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση αμμωνίας (NH3) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και τριμεθυλοσιλαναμίνη:

\mathrm{(CH_3)_3SiH + NH_3 \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiNH_2 + H_2 \uparrow}

  • A = H, Nu = NH2.

2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH2) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν-αλκυλοτριμεθυλοσιλαναμίνη [(CH3<sub32)SiNHR]:

\mathrm{(CH_3)_3SiH + RNH_2 \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiNHR + H_2 \uparrow}

  • A = Η, Nu = RNH.

3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R2NH) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν,N-διαλκυλοτριμεθυλοσιλαναμίνη [(CH3)3SiNR2]:

\mathrm{(CH_3)_3SiH + R_2NH \xrightarrow{BF_3} (CH_3)_3SiNR_2 + H_2 \uparrow}

  • A = Η, Nu = R2N.

Παρεμβολή μεθυλενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγονται αιθυλοδιμεθυλοσιλάνιου [CH3CH2SiH(CH3)2] και τετραμεθυλοσιλάνιου [(CH3)4Si][7]:

\mathrm{(CH_3)_3SiH + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{9}{10} CH_3CH_2SiH(CH_3)_2 + \frac{1}{10} (CH_3)_4Si + KCl + H_2O}

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Διαδικτυακός τόπος AirLiquid
  2. Τα δεδομένα προέρχονται από τους πίνακες δεδομένων των στοιχείων άνθρακα, πυριτίου και υδρογόνου και τις πηγές«Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982»
  3. Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  4. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.4Α.
  5. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 42, §4.3.
  6. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • 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