Τριμεθυλοσιλάνιο

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)₂].
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).

Τριμεθυλοσιλάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Τριμεθυλοσιλάνιο
Άλλες ονομασίες	Διμεθυλοσιλυλομεθάνιο μεθυλο-2-σιλαπροπάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	${\ce {(CH3)3SiH}}$
Μοριακή μάζα	74,197 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	${\ce {(CH3)3SiH}}$
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
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

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

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του μεθυλοπροπανίου. Ωστόσο οι δεσμοί C-Si και Si-H 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-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	-0,195
H (Si-H)	-0,03
H (C-H)	+0,03
Si	+0,345

Παραγωγή

Με οργανομαγνησιακή ένωση

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

$\mathrm {3CH_{3}I+3Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}3CH_{3}CH_{2}MgI{\xrightarrow {+SiHCl_{3}}}(CH_{3})_{3}SiH+3MgClI\downarrow }$

Με μεθυλολίθιο και σιλυλινοτριχλωρίδιο

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

$\mathrm {3CH_{3}X+6Li{\xrightarrow[{|Et_{2}O|,-10^{o}C}]{-3LiX}}3CH_{3}Li{\xrightarrow {+SiHCl_{3}}}(CH_{3})_{3}SiH+LiCl}$

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα

Το τριμεθυλοσιλάνιο 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-H (πιο εύκολα). Οι μηχανισμοί που επικρατούν είναι οι S_N² και S_Nⁱ. Στην πρώτη περίπτωση σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [${\ce {(CH3)3SiHNu}}$]^- 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:.

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+ANu{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}SiNu+AH}$

• 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

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

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

• A = H, Nu = OH.

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

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+ROH{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}SiOH+RH}$

• A = R, Nu = OH.

Αλκοξυτριμεθυλοσιλάνιο

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

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+ROR{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}SiOR+RH}$

• A = R, Nu = OR.

Αλκινυλοτριμεθυλοσιλάνιο

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

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

• A = H, Nu = RC ≡ C.

Καρβαλκοξυτριμεθυλοσιλάνιο

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

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+RCOOR{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}SiOOCR+RH}$

• A = R, Nu = RCOO.

Τριμεθυλοσιλανονιτρίλιο

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

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+RCN{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}SiCN+RH}$

• A = R, Nu = CN.

Αλκυλοτριμεθυλοσιλάνιο

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

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+RNa{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}SiR+NaH}$

• A = Na, Nu = R.

Τριμεθυλοσιλανοθειόλη

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

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+RSH{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}SiSH+RH}$

• A = R, Nu = SH.

Αλκυλοθειοτριμεθυλοσιλάνιο

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

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+RSR{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}SiSR+RH}$

• A = R, Nu = SR.

Τριμεθυλοσιλιλαλογονίδιο

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

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+RX{\xrightarrow {BF_{3}}}(CH_{3})_{3}SiX+RH}$

• A = R, Nu = X.

Τριμεθυλοσιλαναμίνες

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

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

• A = H, Nu = NH₂.

2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH₂) σε τριμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν-αλκυλοτριμεθυλοσιλαναμίνη [(CH₃)₃SiNHR]:

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

• A = Η, Nu = RNH.

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

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

• A = Η, Nu = R₂N.

Παρεμβολή μεθυλενίου

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

$\mathrm {(CH_{3})_{3}SiH+CH_{3}Cl+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {9}{10}}CH_{3}CH_{2}SiH(CH_{3})_{2}+{\frac {1}{10}}(CH_{3})_{4}Si+KCl+H_{2}O}$

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