Αιθυλομεθυλοσιλάνιο

Αιθυλομεθυλοσιλάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Αιθυλομεθυλοσιλάνιο
Άλλες ονομασίες	μεθυλοσιλυλαιθάνιο 2-σιλαβουτάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H10Si
Μοριακή μάζα	74,1970
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH2SiH2CH3
Συντομογραφίες	EtSiH2Me
SMILES	CCSiC
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	3 Προπυλοσιλάνιο Ισοπροπυλοσιλάνιο Τριμεθυλοσιλάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το αιθυλομεθυλοσιλάνιο ή μεθυλοσιλυλαιθάνιο ή 2-σιλαβουτάνιο είναι ένα αλκυλοσιλάνιο. Από τις παραπάνω ονομασίες:

1. Η πρώτη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί διυποκατεστημένο σιλάνιο (SiH₄), δηλαδή δύο άτομα υδρογόνου έχουν αντικατασταθεί από ένα μεθύλιο (CH₃) και ένα αιθύλιο (CH₃CH₂).
2. Η δεύτερη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο αιθάνιο (CH₃CH₂CH₃), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από μεθυλοσιλύλιο (CH₃SiH₂).
3. Η τρίτη είναι ονομασία που προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», δηλαδή βουτάνιο (CH₃CH₂CH₂CH₃) 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. Τριμεθυλοσιλάνιο ή διμεθυλοσιλυλομεθάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο (CH₃)₃SiH

Δομή

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του βουτανίου. Ωστόσο οι δεσμοί C-Si και Si-Η είναι πολωμένοι κατά την έννοια C^δ--Si^δ+ και Si^δ+-H^δ-, 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
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C-H	σ	2sp2-1s	107 pm	3% C- H+
C-C	σ	2sp2-2sp2	154 pm
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
C#1'	-0,195
C#1	-0,165
C#2	-0,09
Η (Si-H)	-0,03
Η (C-H)	+0,03
Si	+0,27

Παραγωγή

Με οργανομαγνησιακή ένωση

Με επίδραση αιθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH₃CH₂MgI) σε μεθυλοσιλυλοχλωρίδιο (CH₃SiH₂Cl) ή μεθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH₃MgI) σε αιθυλοσιλυλοχλωρίδιο (CH₃CH₂SiH₂Cl) παράγεται αιθυλομεθυλοσιλάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}MgI{\xrightarrow {+CH_{3}SiH_{2}Cl}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+MgClI\downarrow }$
ή
$\mathrm {CH_{3}I+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}MgI{\xrightarrow {+CH_{3}CH_{2}SiH_{2}Cl}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+MgClI\downarrow }$

Με προπυλολίθιο και σιλυλοχλωρίδιο

Με επίδραση αιθυλολιθίου (CH₃CH₂Li) σε μεθυλοσιλυλοχλωρίδιο (CH₃SiH₂Cl) ή μεθυλολίθιου (CH₃Li) αιθυλοσιλυλοχλωρίδιο (CH₃CH₂SiH₂Cl) παράγεται αιθυλομεθυλοσιλάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}X+2Li{\xrightarrow[{|Et_{2}O|,-10^{o}C}]{-LiX}}CH_{3}CH_{2}Li{\xrightarrow {+CH_{3}SiH_{2}Cl}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+LiCl}$
ή
$\mathrm {CH_{3}X+2Li{\xrightarrow[{|Et_{2}O|,-10^{o}C}]{-LiX}}CH_{3}Li{\xrightarrow {+CH_{3}CH_{2}SiH_{2}Cl}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+LiCl}$

Με αντιδράσεις προσθήκης

1. Με προσθήκη μεθυλοσιλανίου σε αιθένιο παράγεται μεθυλοσιλυλαιθάνιο:

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

2. Με προσθήκη υδρογόνου σε Si-μεθυλοεπισιλαιθάνιο παράγεται μεθυλοσιλυλαιθάνιο:

$\mathrm {(CH_{2}CH_{2}SiH)CH_{3}+H_{2}{\xrightarrow {Pt}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}}$

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα

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

Πυρηνόφιλη υποκατάσταση

Διάφορα πυρηνόφιλα (Nu^-) αντιδραστήρια, διασπούν, ανάλογα με τις συνθήκες, το δεσμό C-Si ή έναν από τους δεσμούς Si-Η (πιο εύκολα). Οι μηχανισμοί που επικρατούν είναι οι S_N² και S_Nⁱ. Στην πρώτη περίπτωση σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [CH₃CH₂SiH₂NuCH₃]^- 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 αιθυλομεθυλοοσιλάνιο είναι η ακόλουθη:.

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+ANu{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(Nu)CH_{3}+AH}$

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

Αιθυλομεθυλοσιλανόλη

1. Με επίδραση νερού (H₂O) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλομεθυλοσιλανόλη

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+H_{2}O{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(OH)CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = H, Nu = OH.

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

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+ROH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(OH)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = OH.

Αιθυλαλκοξυμεθυλοοσιλάνιο

Με επίδραση αιθέρα (ROR) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και αιθυλαλκοξυμεθυλοσιλάνιο (CH₃CH₂SiH(OR)CH₃)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+ROR{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(OR)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = OR.

Αιθυλαλκινυλομεθυλοσιλάνιο

Με επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλαλκινυλομεθυλοσιλάνιο [CH₃CH₂SiH(C ≡ CR)CH₃]

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+RC\equiv CH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(C\equiv CR)CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = H, Nu = RC ≡ C.

Αιθυλοκαρβαλκοξυμεθυλοσιλάνιο

Με επίδραση εστέρα (RCOOR) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και αιθυλοκαρβαλκοξυμεθυλοσιλάνιο (CH₃CH₂SiH(OOCR)CH₃, εστέρας της αιθυλομεθυλοσιλανόλης)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+RCOOR{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(OOCR)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = RCOO.

Αιθυλομεθυλοσιλανονιτρίλιο

Με επίδραση νιτριλίων (RCN) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και αιθυλομεθυλοσιλανονιτρίλιο

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+RCN{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(CN)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = CN.

Αιθυλαλκυλομεθυλοσιλάνιο

Με επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και αιθυλαλκυλομεθυλοσιλάνιο (CH₃CH₂SiH(R)CH₃)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+RNa{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(R)CH_{3}+NaH}$

• A = Na, Nu = R.

Αιθυλομεθυλοσιλανοθειόλη

Με επίδραση θειόλης (RSH) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στη θειόλη αλκάνιο (RH) και αιθυλομεθυλοσιλανοθειόλη

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+RSH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(SH)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = SH.

Αιθυλαλκυλοθειομεθυλοσιλάνιο

Με επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και αιθυλαλκυλοθειομεθυλοσιλάνιο (CH₃CH₂SiH(SR)CH₂)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+RSR{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(SR)2CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = SR.

Αιθυλομεθυλοσιλιλαλογονίδιο

Με επίδραση αλκυλαλογονίδιου (RX) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο αλκάνιο (RH) και αιθυλομεθυλοσιλυλοχλωρίδιο (CH₃CH₂SiH(Χ)CH₃)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+RX{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(X)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = X.

Αιθυλομεθυλοσιλαναμίνες

1. Με επίδραση αμμωνίας (NH₃) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλομεθυλοοσιλαναμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+NH_{3}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(NH_{2})CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = H, Nu = NH₂.

2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH₂) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλο-Ν-αλκυλομεθυλοσιλαναμίνη (CH₃CH₂SiH(NHR)CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+RNH_{2}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(NHR)CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = Η, Nu = RNH.

3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R₂NH) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλο-Ν,N-διαλκυλομεθυλοσιλαναμίνη (CH₃CH₂SiH(NR₂)CH₃):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+R_{2}NH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH(NR_{2})CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = Η, Nu = R₂N.

Προσθήκη

1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθένιο δίνει αιθυλομεθυλοσιλυλαιθάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}(CH_{3}CH_{2})_{2}SiHCH_{3}}$

2. Προσθήκη σε τριπλούς δεσμούς.. Π.χ. με αιθίνιο δίνει αιθυλομεθυλοσιλυλαιθένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+HC\equiv CH{\xrightarrow {}}CH_{2}=CHSiH(CH_{3})CH_{2}CH_{3}}$

3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς. Π.χ. με βουταδιένιο-1,3 δίνει 1-αιθυλομεθυλοσιλυλοβουτένιο-2:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+CH_{2}=CHCH=CH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH=CHCH_{2}SiH(CH_{3})CH_{2}CH_{3}+4H_{2}O}$

4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει 1-αιθυλομεθυλοσιλυλοπροπάνιο:

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}SiH(CH_{3})CH_{2}CH_{3}}$

5. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με εποξυαιθάνιο δίνει αιθυλομεθυλοσιλυλοξυαιθάνιο:

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OSiH(CH_{3})CH_{2}CH_{3}}$

Παρεμβολή μεθυλενίου

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH₂]) σε αιθυλομεθυλοσιλάνιο παράγονται μεθυλοπροπυλοσιλάνιο, διαιθυλοσιλάνιο,ισοπροπυλομεθυλοσιλάνιο, και αιθυλοδιμεθυλοσιλάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+CH_{3}Cl+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {3}{10}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+{\frac {3}{10}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{2}CH_{3}+{\frac {1}{5}}(CH_{3})_{2}CHSiH_{2}CH_{3}+{\frac {1}{5}}CH_{3}CH_{2}SiH(CH_{3})_{2}+KCl+H_{2}O}$

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