Αιθυλοσιλάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Αιθυλοσιλάνιο
Ethylsilan.svg
Γενικά
Όνομα IUPAC Αιθυλοσιλάνιο
Άλλες ονομασίες Σιλυλαιθάνιο
1-σιλαπροπάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C2H8Si
Μοριακή μάζα 60,17 amu[1]
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3CH2SiH3
Συντομογραφίες EtSiH3
Αριθμός CAS 2814-75-1[2]
SMILES CC[SiH3]
Αριθμός EINECS 213-598-5
PubChem CID 6327453
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 1
Διμεθυλοσιλάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης −180°C
Σημείο βρασμού 19°C
Πυκνότητα 693 kg/m³
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
−60 °C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg Hazard X.svg GHS-pictogram-bottle.svg
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το αιθυλοσιλάνιο[3] (αγγλικά ethylsilane) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και πυρίτιο, με μοριακό τύπο C2H8Si, αν και συνήθως παριστάνεται από τον ημισυντακτικό του τύπο, CH3CH2SiH3, ή ακόμη και συντομογραφικά EtSiH3. Είναι ένα αλκυλοσιλάνιο.

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από τις παραπάνω ονομασίες:

  1. Η πρώτη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο σιλάνιο (SiH4), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από αιθύλιο (CH3CH2).
  2. Η δεύτερη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο αιθάνιο (CH3CH3), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από σιλύλιο (SiH3).
  3. Η τρίτη είναι ονομασία που προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», δηλαδή προπάνιο (CH3CH2CH3) στο οποίο έχει αντικατασταθεί το άτομο άνθρακα (C) #1 από πυρίτιο (Si).

Ισομέρεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με βάση το χημικό τύπο του, C2H8Si, έχει ένα ισομερές θέσης: το διμεθυλοσιλάνιο.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του προπανίου. 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[4]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp³-1s 107 pm 3% C- H+
C-C σ 2sp³-2sp³ 154 pm
C-Si σ 2sp³-3sp³ 188 pm 10,5% C- Si+
Si-H σ 3sp³-1s 143 pm 3% Si+ H-
Γωνίες
HCSi 109° 28'
CSiH 109° 28'
HCH 109° 28'
HSiH 109° 28'
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[5]
C#1 -0,165
C#2 -0,09
H (Si-H) -0,03
H (C-H) +0,03
Si +0,195

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή αιθυλοτριχλωροσιλανίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή αιθυλοτριχλωροσιλανίου (CH3CH2SiCl3) από λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):[6]

Με οργανομαγνησιακή ένωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αιθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH3CH2MgI) σε χλωροσιλάνιο (SiH3Cl) παράγεται αιθυλοσιλάνιο[7]:

Με αιθυλολίθιο και σιλυλοχλωρίδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αιθυλολιθίου (CH3CH2Li) σε χλωροσιλάνιο (SiH3Cl) παράγεται αιθυλοσιλάνιο[8]:

Με αντιδράσεις προσθήκης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με προσθήκη σιλανίου σε αιθένιο παράγεται σιλυλαιθάνιο[9]:

2. Με προσθήκη υδρογόνου σε βινυλοσιλάνιο ή σε αιθυλιδενοσιλάνιο ή σε σιλιράνιο παράγεται σιλυλαιθάνιο[9]:



Silirane.svg

Χαρακτηριστικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το χημικά καθαρό αιθυλοσιλάνιο, στις κανονικές συνθήκες, δηλαδή σε θερμοκρασία 0°C και υπό πίεση 1 atm, είναι υγρό με θερμοκρασία βρασμού 19°C, ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης -60°C και με όρια εκρηκτικών μειγμάτων με τον αέρα 1,3-88,9%.[10]

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το αιθυλοσιλάνιο 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 [CH3CH2SiH3Nu]- 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 αιθυλοσιλάνιο είναι η ακόλουθη:[11].

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

Αιθυλοσιλανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση νερού (H2O) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλοσιλανόλη

  • A = H, Nu = OH.

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

  • A = R, Nu = OH.

Αιθυλαλκοξυσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αιθέρα (ROR) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και αιθυλαλκοξυσιλάνιο (CH3CH2SiH2OR)

  • A = R, Nu = OR.

αιθυλαλκινυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλολκινυλοσιλάνιο (CH3CH2SiH2C ≡ CR)

  • A = H, Nu = RC ≡ C.

Αιθυλοκαρβαλκοξυσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση εστέρα (RCOOR) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και αιθυλοκαρβαλκοξυσιλάνιο (CH3CH2SiH2OOCR, εστέρας της αιθυλοσιλανόλης)

  • A = R, Nu = RCOO.

Αιθυλοσιλανονιτρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτριλίων (RCN) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και αιθυλοσιλανονιτρίλιο

  • A = R, Nu = CN.

Αιθυλοαλκυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και αιθυλαλκυλοσιλάνιο (CH3CH2SiH2R)

  • A = Na, Nu = R.

Αιθυλοσιλανοθειόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειόλης (RSH) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στη θειόλη αλκάνιο (RH) και αιθυλοσιλανοθειόλη

  • A = R, Nu = SH.

Αιθυλαλκυλοθειοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και αιθυλαλκυλοθειοσιλάνιο (CH3CH2SiH2SR)

  • A = R, Nu = SR.

Αλαλκυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκυλαλογονίδιου (RX) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο αλκάνιο (RH) και αλαλκυλοσιλάνιο (CH3CH2SiH2Χ)

  • A = R, Nu = X.

Αιθυλοσιλαναμίνες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση αμμωνίας (NH3) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλοσιλαναμίνη:

  • A = H, Nu = NH2.

2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH2) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλο-Ν-αλκυλοσιλαναμίνη (CH3CH2SiH2NHR):

  • A = Η, Nu = RNH.

3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R2NH) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλο-Ν,N-διαλκυλοσιλαναμίνη (CH3CH2SiH2NR2):

  • A = Η, Nu = R2N.

Προσθήκη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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

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

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

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

κυκλοπροπάνιο

5. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με εποξυαιθάνιο δίνει αιθυλοσιλυλοξυαιθάνιο[12]:

Ethylene oxide.svg

Παρεμβολή μεθυλενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε αιθυλοσιλάνιο παράγονται προπυλοσιλάνιο (CH3CH2CH2SiH3), ισοπροπυλοσιλάνιο (CH3CH(SiH3)CH3) και αιθυλομεθυλοσιλάνιο (CH3CH2SiH2CH3)[13]:

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

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Χρησιμοποιήθηκε η μοριακή μάζα του ισομερούς διμεθυλοσιλάνιου.
  2. Δικτυακός τόπος: Buyersguidechem
  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. A. E. Finholt, A. C. Bond, K. E. Wilzbach, H. I. Schlesinger: The Preparation and Some Properties of Hydrides of Elements of the Fourth Group of the Periodic System and of their Organic Derivatives. In: Journal of the American Chemical Society. 69, 1947, S. 2692, doi:10.1021/ja01203a041.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.4Α.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6., προσαρμογή για μεθυλενοσιλάνιο.
  9. 9,0 9,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6., προσαρμογή για μεθυλενοσιλάνιο.
  10. Datenblatt Ethylsilane bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 2. Mai 2015 (PDF).
  11. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  12. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = H-.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Ethylsilan της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).