Μεθυλογερμανάνιο
Το μεθυλογερμανάνιο[3] (αγγλικά: methylgermane) είναι οργανική ένωση που περιέχει άνθρακα, γερμάνιο και υδρογόνο, με μοριακό τύπο είναι CH6Ge, αν και αποδίδεται επίσης αναλυτικότερα με τον ημισυντακτικό του τύπο CH3GeH3. Είναι η απλούστερη οργανική ένωση του γερμανίου.
Μεθυλογερμανάνιο | |
---|---|
Γενικά | |
Όνομα IUPAC | Μεθυλογερμανάνιο |
Άλλες ονομασίες | Γερμανυλομεθάνιο Γερμαναιθάνιο |
Χημικά αναγνωριστικά | |
Χημικός τύπος | CGeH6 |
Μοριακή μάζα | 90,69834 amu[1] |
Σύντομος συντακτικός τύπος |
CH3GeH3 |
Συντομογραφίες | MeGeH3 |
Αριθμός CAS | 1449-65-6[2] |
SMILES | CGe |
InChI | InChI=1S/CH6Ge/c1-2/h1-2H3 |
PubChem CID | 137011 |
Φυσικές ιδιότητες | |
Χημικές ιδιότητες | |
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa). |
Ονοματολογία
ΕπεξεργασίαΑπό τις παραπάνω αναφερθείσες ονομασίες:
- Η πρώτη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο γερμανάνιο (GeH4), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από μεθύλιο (-CH3).
- Η δεύτερη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο μεθάνιο (CH4), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από γερμανύλιο (-GeH3).
- Η τρίτη είναι ονομασία που προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», δηλαδή αιθάνιο (CH3CH3) στο οποίο έχει αντικατασταθεί ένα άτομο άνθρακα (C) από γερμάνιο (Ge).
Δομή
ΕπεξεργασίαΗ δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του αιθανίου. Ωστόσο οι δεσμοί C-Ge και Ge-Η είναι πολωμένοι κατά την έννοια Cδ--Geδ+ και Geδ+-Hδ-, αντίστοιχα, γιατί το γερμάνιο έχει μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα (2,01 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 | 109 pm | 3% C- H+ |
C-Ge | σ | 2sp³-4sp³ | 195 pm | 7% C- Ge+ |
Ge-H | σ | 4sp³-1s | 153 pm | 1% Ge+ H- |
Γωνίες | ||||
HCGe | 109° 28' | |||
CGeH | 109° 28' | |||
HCH | 109° 28' | |||
HGeH | 109° 28' | |||
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[5] | ||||
Η (Ge-H) | -0,01 | |||
C | -0,16 | |||
Η (C-H) | +0,03 | |||
Ge | +0,10 |
Παραγωγή
ΕπεξεργασίαΜε οργανομαγνησιακή ένωση
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση μεθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH3MgI) σε γερμανυλοχλωρίδιο (GeH3Cl) παράγεται μεθυλογερμανάνιο[6]:
Με μεθυλένιο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε γερμανάνιο (GeH4) παράγεται μεθυλογερμανάνιο[7]:
Με μεθυλολίθιο και γερμανυλοχλωρίδιο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση μεθυλολιθίου (CH3Li) σε γερμανυλοχλωρίδιο (GeH3Cl) παράγεται μεθυλογερμανάνιο[8]:
Με καταλυτική υδρογόνωση μεθυλενογερμανανίου
ΕπεξεργασίαΜε καταλυτική υδρογόνωση μεθυλενογερμανάνιου (CH2=GeH2) παράγεται μεθυλογερμανάνιο[9]:
Χημική συμπεριφορά και παράγωγα
ΕπεξεργασίαΤο μεθυλογερμανάνιο έχει ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες, καθώς συνδυάζει τη συμπεριφορά καρβιδίου με εκείνη υδριδίου μεταλλοειδούς.
Πυρηνόφιλη υποκατάσταση
ΕπεξεργασίαΔιάφορα πυρηνόφιλα (Nu-) αντιδραστήρια, διασπούν, ανάλογα με τις συνθήκες, το δεσμό C-Ge ή έναν από τους δεσμούς Ge-Η (πιο εύκολα). Οι μηχανισμοί που επικρατούν είναι οι SN2 και SNi. Στην πρώτη περίπτωση σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [CH3GeH3Nu]- με δομή τριγωνικής διπυραμίδας, αφού το γερμάνιο μπορεί να αξιοποιεί και τα 4d τροχιακά του με υβριδισμό 4sp3d. Η γενική μορφή της πυρηνόφιλης υποκατάστασης υδρογόνου σε μεθυλογερμανάνιο είναι η ακόλουθη:[10].
- Με ANu συμβολίζεται πυρηνόφιλο αντιδραστήριο.
- Ο ρόλος του BF3 είναι να σχηματίζει το ενδιάμεσο σύμπλοκο [ANu-BF3] και διευκολύνει την ενεργοποίηση του ANu.
- Παραδείγματα:
Μεθυλογερμανανόλη
Επεξεργασία1. Με επίδραση νερού (H2O) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και μεθυλογερμανανόλη
- A = H, Nu = OH.
2. Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στην αλκοόλη αλκάνιο (RH) και μεθυλογερμανανόλη
- A = R, Nu = OH.
Αλκοξυμεθυλογερμανάνιο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση αιθέρα (ROR) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκοξυμεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2OR)
- A = R, Nu = OR.
Αλκινυλομεθυλογερμανάνιο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και αλκινυλομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2C ≡ CR)
- A = H, Nu = RC ≡ C.
Καρβαλκοξυμεθυλογερμανάνιο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση εστέρα (RCOOR) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και καρβαλκοξυμεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2OOCR, εστέρας της μεθυλογερμανανόλης)
- A = R, Nu = RCOO.
Μεθυλογερμανανονιτρίλιο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση νιτριλίων (RCN) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και κυανομεθυλογερμανάνιο
- A = R, Nu = CN.
Αλκυλομεθυλογερμανάνιο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και αλκυλομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2R)
- A = Na, Nu = R.
Μεθυλογερμανανοθειόλη
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση θειόλης (RSH) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στη θειόλη αλκάνιο (RH) και μεθυλογερμανανοθειόλη
- A = R, Nu = SH.
Αλκυλοθειομεθυλογερμανάνιο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκυλοθειομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2SR)
- A = R, Nu = SR.
Μεθυλογερμανιλαλογονίδιο
Επεξεργασία1. Με επίδραση υδραλογόνου (RX) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και αλομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2Χ)
- A = H, Nu = X.
2. Με επίδραση αλκυλαλογονίδιου (RX) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο αλκάνιο (RH) και αλομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2Χ)
- A = R, Nu = X.
Μεθυλογερμαναναμίνες
Επεξεργασία1. Με επίδραση αμμωνίας (NH3) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και μεθυλογερμαναναμίνη:
- A = H, Nu = NH2.
2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH2) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν-αλκυλομεθυλογερμαναναμίνη (CH3GeH2NHR):
- A = Η, Nu = RNH.
3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R2NH) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν,N-διαλκυλομεθυλογερμαναναμίνη (CH3GeH2NR2):
- A = Η, Nu = R2N.
- Όπου τα δυο (2) αλκύλια R, όχι απαραίτητα ίδια.
4. Με επίδραση τριτοταγούς αμίνης (R3N) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται αλκάνιο (RH) και Ν,N-διαλκυλομεθυλογερμαναναμίνη (CH3GeH2NR2):
- A = R, Nu = R2N.
- Όπου τα τρία (3) αλκύλια R, όχι απαραίτητα ίδια.
Αναγωγή
ΕπεξεργασίαΤο μεθυλογερμανάνιο μπορεί να ανάγει αλαλκάνια (RX) σε αλκάνια (RH)[10]:
Προσθήκη
Επεξεργασία1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθένιο δίνει αιθυλομεθυλογερμανάνιο:
2. Προσθήκη σε τριπλούς δεσμούς.. Π.χ. με αιθίνιο δίνει βινυλομεθυλογερμανάνιο:
3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο με 1,4-προαθήκη δίνει (2-βουτενυλο)μεθυλογερμανάνιο:
4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει μεθυλοπροπυλογερμανάνιο:
5. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με εποξυαιθάνιο δίνει αιθοξυμεθυλογερμανάνιο[11]:
Παρεμβολή μεθυλενίου
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε μεθυλογερμανάνιο παράγονται σχεδόν ισομοριακές ποσότητες αιθυλογερμανάνιου (CH3CH2GeH3) και διμεθυλογερμανάνιου (CH3GeH2CH3)[12]:
Πηγές
Επεξεργασία- 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- ↑ Διαδικτυακός τόπος PubChem.
- ↑ Διαδικτυακός τόπος ΝΙSΤ.
- ↑ Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
- ↑ Τα δεδομένα προέρχονται από τους πίνακες δεδομένων των στοιχείων άνθρακα, γερμανίου και υδρογόνου και τις πηγές «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982»
- ↑ Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.4Α., Ge αντί Si.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3., Ge αντί Si.
- ↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 42, §4.3, Ge αντί Si.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6., προσαρμογή για μεθυλενογερμανάνιο.
- ↑ 10,0 10,1 Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1., Ge αντί Si.
- ↑ Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = H-.
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.