Μεθανικός μεθυλεστέρας

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Μεθανικός μεθυλεστέρας
Methyl formate.svg
Methyl-formate-3D-balls.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Μεθανικός μεθυλεστέρας
Άλλες ονομασίες Μυρμηκικός μεθυλεστέρας
Φορμικός μεθυλεστέρας
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C2H4O2
Μοριακή μάζα 60,05 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
HCOOCH3
Συντομογραφίες HCOOMe
Αριθμός CAS 107-31-3
SMILES O=COC
PubChem CID 7865
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 9
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -100°C
Σημείο βρασμού 32°C
Πυκνότητα 980 kg/m³
Διαλυτότητα
στο νερό
30% (20°C)
Δείκτης διάθλασης ,
nD
1,3419
Τάση ατμών 476 mmHg(20°C)
Εμφάνιση Διαυγές υγρό
Αιθέρια οσμή
Χημικές ιδιότητες
Θερμότητα πλήρους
καύσης
386,1 kJ/mol
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
-19°C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg Hazard X.svg
Εύφλεκτο, βλαβερό
Φράσεις κινδύνου 12​‐​20/22​‐​36/37
Φράσεις ασφαλείας (2)​‐​9​‐​16​‐​24​‐​26​‐​33
LD50 1.622 mg/kg[1]
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας ή μυρμηκικός μεθυλεστέρας ή φορμικός μεθυλεστέρας είναι οργανική χημική ένωση, με μοριακό τύπο C2H4O2, αν και χρησιμοποιούνται περισσότερο οι πιο αναλυτικοί (ημισυντακτικοί) τύποι: HCO2CH3, HCOOCH3 και HCO2Me. Με βάση το σύστημα κωδικής ονομασίας που ξεκίνησε με τους φθοροχλωράνθρακες, έχει τον κωδικό R-611, ως ψυκτικό μέσο. Είναι ο απλούστερος καρβοξυλικός εστέρας, και πιο συγκεκριμένα, ο μεθυλεστέρας του μεθανικού οξέος. Ο χημικά καθαρός μεθανικός μεθυλεστέρας, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C υπό πίεση 1 atm, είναι διαυγές υγρό, με αιθέρια ευχάριστη οσμή, που σε μερικούς ανθρώπους θυμίζει λεμόνι ή λεμονάδα[2], υψηλή τάση ατμών και χαμηλή επιφανειακή τάση. Αποτελεί πρόδρομη ένωση για πολλές άλλες χημικές ενώσεις, κάποιες από τις οποίες έχουν εμπορικό ενδιαφέρον.[3]

Ισομέρεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με βάση το μοριακό τύπο του, C2H4O2, ο μεθανικός μεθυλεστέρας είναι ένας από τους «τυπικούς» υδατάνθράκες (δηλαδή τις ενώσεις που έχουν την αναλογία ατόμων υδρογόνου - οξυγόνου 2:1, που έχει και το νερό, αλλά χωρίς να είναι πραγματικά σάκχαρα). Ακόμη, με βάση τον ίδιο τύπο, ο μεθανικός μεθυλεστέρας έχει τα ακόλουθα εννέα (9) ισομερή θέσης:

  1. Βινυλυδροϋπεροξείδιο με ημισυντακτικό τύπο CH2=CHO2H.
  2. 1,1-αιθενοδιόλη με ημισυντακτικό τύπο CH2=C(OH)2.
  3. 1,2-αιθενοδιόλη με ημισυντακτικό τύπο HOCH=CHOH [σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή].
  4. Υδροξυαιθανάλη με ημισυντακτικό τύπο HOCH2CHO.
  5. Αιθανικό οξύ με ημισυντακτικό τύπο CH3COOH ή CH3CO2H.
  6. 1,2-διοξετάνιο με γραμμικό τύπο 1,2-dioxetane.png
  7. 1,3-διοξετάνιο με γραμμικό τύπο 1,3-dioxetane.png
  8. Μεθυλοδιοξιράνιο με γραμμικό τύπο Methyldioxirane.png
  9. Οξιρανόλη με γραμμικό τύπο Hydroxyoxirane.png

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμοί[4]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C#1'-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C#1-H σ 2sp2-1s 106 pm 3% C- H+
C=O σ 2sp2-2sp2 132 pm 19% C+ O-
π 2p-2p
C#1-O σ 2sp2-2sp3 147 pm 19% C+ O-
C#1'-O σ 2sp3-2sp3 150 pm 19% C+ O-
Γωνίες
HC#1'H 109°28'
HC#1'O 109°28'
HC#1O 120°
C#1OO 120°
OC#1O 120°
COC 104,45°
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[5]
O (-O-) -0,38
O (=O) -0,38
H (HC) +0,03
C#1' +0,10
C#1 +0,54

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Βιομηχανική μέθοδος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η βιομηχανία συνήθως προτιμά την αντίδραση μεθανόλης (CH3OH) και μονοξειδίου του άνθρακα (CO), παρουσία μιας ισχυρής βάσης, συνήθως του μεθανολικού νατρίου (CH3ONa)[6]:

Η μέθοδος αυτή δίνει καλύτερα αποτελέσματα όταν χρησιμοποιούνται όσο το δυνατό πιο ξηρά αντιδραστήρια, γιατί ο καταλύτης της είναι ευαίσθητος στην παρουσία νερού (H2O)[7].

Εργαστηριακές μέθοδοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Εστεροποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση εστεροποίησης μεθανόλης (CH3OH) και μεθανικού οξέος (HCOOH) σε όξινο περιβάλλον[8][9]:

Αλκυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση αλκυλίωσης μεθανικού νατρίου (HCOONa) με μεθυλαλογονίδιο (CH3X)[10]:

Ακυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση ακυλίωσης μεθανόλης (CH3OH), με τις ακόλουθες χημικές ενώσεις[11]:

1. Με φορμυλαλογονίδιο (HCOX):

2. Με ανθρακικό οξύ (H2CO3):

3. Με άλλον μεθανικό αλκυλεστέρα (μετεστεροποίηση, HCOOR):

Χημικές ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Σαπωνοποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση σαπωνοποίησης με υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), σχηματίζοντας μεθανικό νάτριο (HCOONa) και μεθανόλη (CH3OH)[12]:

Μετεστεροποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση μετεστεροποίησης με αλκοόλη (ROH), σχηματίζοντας μεθανικό αλκυλεστέρα και μεθανόλη[13]:

Αμμωνιόλυση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση αμμωνιόλυσης με αμμωνία (NH3), σχηματίζοντας μεθαναμίδιο (HCONH2) και μεθανόλη (CH3OH)[14]:

Αμινόλυση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πρόκειται για μια παραλλαγή της αμμωνιόλυσης, κατά την οποία χρησιμοποιείται πρωτοταγής ή δευτεροταγής αμίνη (RNH2 ή R2NH, με όχι υποχρεωτικά ίδια τα R), αντί αμμωνίας, σχηματίζοντας N-αλκυλομεθαναμίδιο (HCONHR) ή N,N-διαλκυλομεθαναμίδιο (HCONR2), αντιστοίχως, αντί μεθαναμιδίου:[15]

Επίδραση οργανομαγνησιακών ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση επίδρασης οργανομαγνησιακών ενώσεων (RMgX), σχηματίζοντας αλδεΰδη (RCHO) και μεθυλομαγνησιοαλογονίδιο (CH3OMgX)[16][17]:

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας μεθανόλη (CH3OH)[18]:

1. Με νάτριο (Na) και αιθανόλη (CH3CH2OH):

2. Με διυδρογόνο (H2) και νικέλιο (Ni):

3. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):

Συμπύκνωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει χημική αντίδραση συμπύκνωσης με επίδραση νατρίου σε απρωτικούς διαλύτες, σχηματίζοντας αιθανοδιάλη και μεθανολικό νάτριο (CH3ONa)[19]:

Χλωρίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από μεθανικό μεθυλεστέρα και χλώριο, παρουσία υπεριώδους ακτινοβολίας (UV), παράγεται διφωσγένιο:

Εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή μεθαναμίδιου (HCONH2), διμεθυλομεθαναμίδιου [HCON(CH3)2] και μεθανικού οξέος. Χρησιμοποιείται ακόμη ως εντομοκτόνο, καθώς και για την παρασκευή διαφόρων φαρμακευτικών προϊόντων. Χρησιμοποιήθηκε ακόμη ως προωθητικό αέριο αφρού, αφού έχει μηδενικό δυναμικό καταστροφής όζοντος και μηδενικό δυναμικό παγκόσμιας θέρμανσης, αντικαθιστώντας άλλα προωθητικά, όπως φθοροχλωράνθρακες, με βλαβερά αντίστοιχα δυναμικά[20].

Για την ιστορία, μια παλαιότερη εφαρμογή του μεθανικού μεθυλεστέρα, που μερικές φορές τραβάει την προσοχή, είναι ως ψυκτικό σε κάποια μοντέλα (οικιακών) ψυγείων όπως το διάσημο GE Monitor Top, πριν αντικατασταθεί από λιγότερο τοξικά ψυκτικά υγρά, ως εναλλακτικό έναντι του διοξειδίου του θείου (SO2).

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
  • 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
  • Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
  • Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
  • Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.

Αναφορές και παρατηρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Πρότυπο:IDLH
  2. Σημείωση: Αυτό είναι πιο συνηθισμένο για το μεθανικό αιθυλεστέρα.
  3. Werner Reutemann and Heinz Kieczka "Formic Acid" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a12_013
  4. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  5. Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  6. Process Economics Reports, Review 88-1-1, Process Economics Program, SRI Consulting, California, 1999
  7. W. Couteau, J. Ramioulle, US Patent US4216339
  8. Ως μέσο οξίνισης χρησιμοποιείται συνήθως το θειικό οξύ (H2SO4), για να απορροφά το παραγόμενο νερό (H2O) και έτσι να μετακινεί το σημείο ισορροπίας της αμφίδρομης αντίδρασης προς τα δεξιά, και έτσι να την κάνει πρακτικά μονόδρομη:
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α2.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α3.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.1.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.2.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.3, προσαρμογή για αμινόλυση.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.3, προσαρμογή για αμινόλυση.
  16. Το τελευταίο με υδρόλυση σχηματίζει μεθανόλη (CH3OH).
  17. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.4.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.5.
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.7α.
  20. United Nations Environment Program Rigid and Flexible Foams Technical Options Committee 2006 Assessment report. http://ozone.unep.org/teap/Reports/FTOC/ftoc_assessment_report06.pdf
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Methyl formate της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Ameisensäuremethylester της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).