Metylen (förening)
|
|||
|
|||
| Namn | |||
|---|---|---|---|
|
IUPAC-namn
Dihydridokol(2•)
|
|||
|
Föredraget IUPAC-namn
Metyliden |
|||
| Andra namn | |||
| Identifierare | |||
|
3D-modell ( JSmol )
|
|||
| 1696832 | |||
| ChEBI | |||
| ChemSpider | |||
| 56 | |||
| Maska | karben | ||
|
PubChem CID
|
|||
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Egenskaper | |||
|
CH 2 2• |
|||
| Molar massa | 14,0266 g mol -1 | ||
| Utseende | Färglös gas | ||
| Reagerar | |||
| Konjugerad syra | Metenium | ||
| Termokemi | |||
|
Std molär entropi ( S ⦵ 298 ) |
193,93 JK −1 mol −1 | ||
|
Std formationsentalpi ( Δ f H ⦵ 298 ) |
386,39 kJ mol -1 | ||
| Besläktade föreningar | |||
|
Besläktade föreningar
|
Metyl (CH 3 ) Metylidyn (CH) Karbid (C) Silylen (SiH 2 ) |
||
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|||
Metylen (IUPAC-namn: Methylidene , även kallad karben eller methen ) är en organisk förening med den kemiska formeln CH
2 (även skrivet [CH
2 ] ). Det är en färglös gas som fluorescerar i det mellan-infraröda området och bara kvarstår i utspädning eller som en addukt .
Metylen är den enklaste karbenen . Det upptäcks vanligtvis endast vid mycket låga temperaturer , eller som en kortlivad mellanprodukt i kemiska reaktioner .
Nomenklatur
Trivialnamnet carbene är det föredragna IUPAC - namnet . [ Citat behövs ] De systematiska namnen methylidene och dihydridocarbon , giltiga IUPAC- namn, är konstruerade enligt den substitutiva respektive additiv nomenklaturen.
Metyliden ses som metan med två väteatomer borttagna. Som standard tar detta namn ingen hänsyn till radikaliteten hos metylen. Även i ett sammanhang där radikaliteten beaktas, kan den också namnge det icke-radikala exciterade tillståndet , medan det radikala grundtillståndet med två oparade elektroner heter metandiyl .
Metylen används också som trivialnamn för substituentgrupperna metandiyl ( > CH2
) och metyliden ( =
CH2 ) .
Metylen har en elektronaffinitet på 0,65 eV.
Upptäckt och förberedelser
Genom att använda tekniken för blixtfotolys med föreningen diazometan var Gerhard Herzberg och Jack Shoosmith de första att producera och spektroskopiskt karakterisera metylenmolekylen. I sitt arbete erhöll de det ultravioletta spektrumet av gasfasmetylen vid cirka 141,5 nm. Deras analys av spektrumet ledde dem till slutsatsen att det elektroniska jordtillståndet var ett elektroniskt tripletttillstånd och att jämviktsstrukturen antingen var linjär, eller så hade den en stor bindningsvinkel på cirka 140°. Det visar sig att det senare är korrekt. Reaktionerna av metylen studerades också runt 1960, med infraröd spektroskopi i isoleringsexperiment med frusen gasmatris .
N2
förhållanden , genom sönderdelning av föreningar CH2
med en metyliden- eller metandiylgrupp, såsom keten (etenon) =
( CH2 CO), diazometan (linjär = ), diazirin (cyklisk [ -CH2
) -N=N-]) och dijodmetan (I- CH2
- I). Nedbrytningen kan åstadkommas genom fotolys , fotosensibiliserade reagens (såsom bensofenon ) eller termisk nedbrytning.
Metylenmolekylen (CH 2 ) nämndes för första gången av Donald Duck i en serie 1944.
Kemiska egenskaper
Radikalitet
Många av metylens elektroniska tillstånd ligger relativt nära varandra, vilket ger upphov till olika grader av radikal kemi. Grundtillståndet är en triplettradikal med två oparade elektroner ( X ̃ 3 B 1 ), och det första exciterade tillståndet är en singlett icke-radikal ( ã 1 A 1 ). Med singletten icke-radikal endast 38 kJ över grundtillståndet, existerar ett prov av metylen som en blandning av elektroniska tillstånd även vid rumstemperatur, vilket ger upphov till komplexa reaktioner. Till exempel involverar reaktioner av triplettradikalen med icke-radikala arter i allmänhet abstraktion, medan reaktioner av singlett-icke-radikalen inte bara involverar abstraktion, utan även insättning eller addition.
-
[CH
2 ] 2• ( X ̃ 3 B 1 ) + H
2 O → [CH
3 ] • + [HO] • -
[CH
2 ] ( ã 1 A 1 ) + H
2 O → H
2 CO + H
2 eller H
3 COH
Singlettillståndet är också mer stereospecifikt än tripletten.
, den enklaste av dessa är den exciterade formen av alkenetenen . De exciterade oligomererna sönderdelas snarare än sönderfaller till ett grundtillstånd. Till exempel sönderdelas den exciterade formen av eten till acetylen och atomärt väte.
- 2 CH2
+ → 2 H2
CCH
* 2 → HCCH H
Osolvatiserad, exciterad metylen kommer att bilda stabila grundtillståndsoligomerer.
- 2 CH
* 2 → H
2 CCH
2
Strukturera
Grundtillståndet för metylen har en joniseringsenergi på 10,396 eV . Den har en böjd konfiguration med en HCH-vinkel på 133,84 ° och är därför paramagnetisk . (Den korrekta förutsägelsen av denna vinkel var en tidig framgång för ab initio kvantkemi. ) Omvandling till en linjär konfiguration kräver dock endast 5,5 kcal / mol .
Singlettillståndet har en något högre energi (med cirka 9 kcal/mol) än tripletttillståndet och dess HCH-vinkel är mindre, cirka 102°. I utspädda blandningar med en inert gas kommer de två tillstånden att omvandlas till varandra tills de når en jämvikt.
Kemiska reaktioner
Organisk kemi
Neutrala metylenkomplex genomgår olika kemiska reaktioner beroende på pi-karaktären hos koordinatbindningen till kolcentrum. Ett svagt bidrag, såsom i diazometan, ger huvudsakligen substitutionsreaktioner, medan ett starkt bidrag, såsom i etenon , huvudsakligen ger additionsreaktioner. Vid behandling med en standardbas omvandlas komplex med ett svagt bidrag till en metallmetoxid. Med starka syror (t.ex. fluorsvavelsyra ) kan de protoneras för att ge CH
3 L +
. Oxidation av dessa komplex ger formaldehyd och reduktion ger metan.
Fri metylen genomgår de typiska kemiska reaktionerna av en karben . Additionsreaktioner är mycket snabba och exotermiska.
När metylenmolekylen är i sitt tillstånd av lägsta energi , är de oparade valenselektronerna i separata atomära orbitaler med oberoende spinn , en konfiguration som kallas tripletttillstånd .
Metylen kan få en elektron som ger en envärd anjon metanidyl ( CH
•− 2 ), som kan erhållas som trimetylammoniumsaltet (( CH
3 ) 4 N +
) genom reaktion av fenylnatrium ( C
6 H
5 Na ) med trimetylammoniumbromid ( ( CH3
_ ) 4N +
Br- )
. Jonen har böjd geometri, med en HCH-vinkel på cirka 103°.
Reaktioner med oorganiska föreningar
Metylen är också en vanlig ligand i koordinationsföreningar , såsom kopparmetylen CuCH
2 .
Metylen kan binda som en terminal ligand, som kallas metyliden , eller som en överbryggande ligand, som kallas metandiyl .
