N-μεθυλομεθαναμίδιο

Το Ν-μεθυλομεθαναμίδιο ή Ν-μεθυλοφορμαμίδιο (NMF, N-Methyl'Formamide) με σύντομο συντακτικό τύπο HCOΝΗCH₃, είναι το απλούστερο δευτροταγές αμίδιο και, πιο συγκεκριμένα, ένα παράγωγο του μεθανικού οξέος, από το οποίο (τυπικά) προκύπτει με αντικατάσταση του υδροξυλίου του καρβοξυλίου από μεθυλαμινομάδα (CH₃NH-). Eίναι ένα σχεδόν άοσμο υγρό αναμείξιμο με το νερό. Χρησιμοποιείται κυρίως ως αντιδραστήριο για διάφορες οργανικές συνθέσεις και με περιορισμένες εφαρμογές ως πολύ πολικός διαλύτης. Είναι στενά σχετιζόμενο με τα άλλα μεθαναμίδια, με πιο σημαντικά το ίδιο το μεθαναμίδιο και το N,N-διμεθυλομεθαναμίδιο. Ωστόσο, η βιομηχανική του παραγωγή και χρήση του Ν-μεθυλομεθαναμιδίου είναι πολύ μικρότερη σε σύγκριση με τις αντίστοιχες των άλλων δυο μεθαναμιδίων, που αναφέρθηκαν παραπάνω. Ειδικότερα, το N,N-διμεθυλομεθαναμίδιο πλεονεκτεί σαν διαλύτης εξαιτίας της μεγαλύτερης σταθερότητάς του. Η ετήσια παραγωγή του Ν-μεθυλομεθαναμιδίου υπολογίζεται σημαντικά μικρότερη από τις αντίστοιχες του μεθαναμιδίου (100.000 τόννοι) και του N,N-διμεθυλομεθαναμίδιου (500.000 τόννοι). Με βάση τον χημικό τύπο, C₂H₅NO, έχει τα ακόλουθα 19 ισομερές θέσης (όχι όλα σταθερά):

1. 1-αμινοαιθενόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=C(NH₂)OH.
2. 2-αμινοαιθενόλη με σύντομο συντακτικό τύπο Η₂NCH=CH(OH), σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή.
3. Αιθενυδροξυλαμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=CHNH₂OH.
4. 1-ιμινοαιθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃C(=NH)OH.
5. 2-ιμινοαιθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο HN=CHCH₂OH.
6. Αιθανυδροξυλιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH=NOH.
7. Μεθυλιμινομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃Ν=CHOH.
8. Μεθυλενιμινομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=ΝCH₂OH.
9. 1-μεθοξυμεθανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃OCH=NH.
10. N-μεθοξυμεθανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=NOCH₃.
11. Νιτρωδαιθάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂NO.
12. Αμιναιθανάλη με σύντομο συντακτικό τύπο Η₂NCH₂CHO.
13. Αιθαναμίδιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CONH₂.
14. 2,N-εποξυαιθαναμίνη ή 1,2-οξαζετιδίνη.
15. 1,1'-εποξυμεθανομεθυλαμίνη ή 1,3-οξαζετιδίνη.
16. 1,N-εποξυαιθαναμίνη ή 3-μεθυλο-1,2-οξαζιριδίνη.
17. 1,N-εποξυμεθανομεθυλαμίνη ή Ν-μεθυλο-1,2-οξαζιριδίνη.
18. 1,2-εποξυαιθαναμίνη ή αμινοξιράνιο.
19. 1,2-επαζαιθανόλη ή υδροξυαζιριδίνη.

N-μεθυλομεθαναμίδιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	N-μεθυλομεθαναμίδιο
Άλλες ονομασίες	N-μεθυλοφορμαμίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H5ON
Μοριακή μάζα	59,067 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	HCONHCH3
Συντομογραφίες	HCONHMe, NMF
Αριθμός CAS	123-39-7
SMILES	O=CNC
InChI	1S/C2H5NO/c1-3-2-4/h2H,1H3,(H,3,4)
Αριθμός RTECS	LQ3000000
PubChem CID	31254
ChemSpider ID	28994
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	19
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-3 °C
Σημείο βρασμού	198-200°C
Πυκνότητα	1.003 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	αναμείξιμο
Δείκτης διάθλασης , nD	1,432
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	111 °C
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Δομή

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Ν-H	σ	2sp3-1s	101,7 pm	17% N- H+
C#1'-H	σ	2sp3-1s	109 pm	3% C- H+
C#1-H	σ	2sp2-1s	107 pm	3% C- H+
C=O	σ	2sp2-2sp2	134 pm	19% C+ O-
	π	2p-2p
C#1'-N	σ	2sp3-2sp3	151 pm	6% C+ N-
C#1-N	σ	2sp2-2sp3	149 pm	6% C+ N-
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο
O	-0,38
N	-0,29
C#1'	-0,03
Η (H-C)	+0,03
Η (H-N)	+0,17
C#1	+0,41

Παραγωγή

Με φορμυλίωση μεθαναμίνης

Με επίδραση μεθανοϋλοαλογονίδιου (HCOX) σε μεθαναμίνη παράγεται N-μεθυλομεθαναμίδιο:

$\mathrm {HCOX+2CH_{3}NH_{2}{\xrightarrow {}}HCONHCH_{3}+CH_{3}NH_{3}X}$

Με αμινόλυση μεθανικού αλκυλεστέρα

Με επίδραση μεθαναμίνης σε κάποιο μεθανικό αλκυλεστέρα (HCOOR) παράγεται N-μεθυλομεθαναμίδιο

$\mathrm {HCOOR+CH_{3}NH_{2}{\xrightarrow {}}HCONHCH_{3}+ROH}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Υδρόλυση

Το Ν-μεθυλομεθαναμίδιο υδρολύεται σχηματίζοντας μεθανικό οξύ και μεθαναμίνη:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+H_{2}O{\xrightarrow {}}HCOOH+CH_{3}NH_{2}}$

• Η αντίδραση καταλύεται από την ύπαρξη οξέων ή βάσεων. Ο ιονισμός των προϊόντων εξαρτάται από το pH. Σε όξινο pH παράγεται HCOOH και CH₃NH₃⁺. Σε αλκαλικό παράγεται HCOO^- και CH₃NH₂. Σε κάποια ενδιάμεση περιοχή παράγεται HCOONH₃CH₃ (δηλαδή έχουμε ιονισμό και των δύο).

Αμφολυτική συμπεριφορά

Με επίδραση ισχυρών οξέων ή ισχυρών βάσεων σχηματίζει αντίστοιχα άλατα. Π.χ.:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+HCl{\xrightarrow {}}HCO(NH_{2}Cl)CH_{3}}$
$\mathrm {HCONHCH_{3}+NaNH_{2}{\xrightarrow {}}HCOONNa)CH_{3}+NH_{3}}$

Απαζώτωση

Με επίδραση νιτρώδους οξέος (HNO₂) παράγεται μεθανικός μεθυλεστέρας και άζωτο:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+HNO_{2}{\xrightarrow {}}HCOOCH_{3}+N_{2}\uparrow }$

Αναγωγή

Με επίδραση υδρογόνου ή λιθιοαργιλλιοϋδρίδιου σε Ν-μεθυλομεθαναμίδιο παράγεται N-μεθυλομεθαναμίνη:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+H_{2}{\xrightarrow {Ni}}CH_{3}NHCH_{3}+H_{2}O}$
$\mathrm {2HCONHCH_{3}+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}2CH_{3}NHCH_{3}+LiAlO_{2}}$

Αποικοδόμηση Hofmann

Με επίδραση υποβρωμιούχου καλίου (BrOK) το Ν-μεθυλομεθαναμίδιο αποικοδομείται σε μεθαναμίνη και ανθρακικό κάλιο:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+BrOK{\xrightarrow {}}CH_{3}NH_{2}+K_{2}CO_{3}}$

• Το υποβρωμιούχο κάλιο παράγεται συνήθως επιτόπου («in situ»), με την επίδραση υδροξειδίου του καλίου (KOH) σε στοιχειακό βρώμιο:

$\mathrm {Br_{2}+2KOH{\xrightarrow {}}2BrOK}$

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
• Ν.Α. Πετάση: Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας, 1982
• Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.