Метильный радикал
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Метил [1] | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| 1696831 | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| 57 | |
| МеШ | Метил+радикал |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| CHCH3 | |
| Молярная масса | 15.035 g·mol −1 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Метильный радикал — органическое соединение с химической формулой CH. •
3 (также пишется как [CH
3 ] • ). Это метастабильный бесцветный газ, который в основном добывается на месте в качестве предшественника других углеводородов в промышленности крекинга нефти. Он может действовать как сильный окислитель или сильный восстановитель и весьма агрессивен по отношению к металлам.
Химические свойства
[ редактировать ]Его первый потенциал ионизации (с образованием метения иона CH +
3 ) составляет 9,837 ± 0,005 эВ . [2]
Редокс-поведение
[ редактировать ]Углеродный центр в метиле может связываться с электронодонорными молекулами путем реакции:
- СН •
3 + Р • → РЦБ
3
За счет захвата нуклеофила (R • ), метил имеет окислительный характер. Метил является сильным окислителем органических химических веществ. Однако он в равной степени является сильным восстановителем и для таких химических веществ, как вода. Не образует водных растворов, так как восстанавливает воду с образованием метанола и элементарного водорода:
- 2 СН •
3 + 2 ч
2 О → 2 СН
3 ОН + Н
2
Структура
[ редактировать ]Молекулярная геометрия метильного радикала является тригонально-планарной (валентные углы составляют 120 °), хотя энергетические затраты на искажение пирамидальной геометрии невелики. Все остальные электронно-нейтральные, несопряженные алкильные радикалы в той или иной степени пирамидализованы, хотя и с очень небольшими барьерами инверсии. Например, т -бутильный радикал имеет валентный угол 118° с барьером пирамидальной инверсии 0,7 ккал/моль (2,9 кДж/моль) . С другой стороны, замещение атомов водорода более электроотрицательными заместителями приводит к образованию радикалов с строго пирамидальной геометрией (112°), таких как трифторметильный радикал CF. •
3 , с гораздо более существенным барьером инверсии, составляющим около 25 ккал/моль (100 кДж/моль). [3]
Химические реакции
[ редактировать ]Метил подвергается типичным химическим реакциям радикала. При температуре ниже примерно 1100 °C (1400 К) он быстро димеризуется с образованием этана . При обработке спиртом он превращается в метан и либо алкокси, либо гидроксиалкил. Восстановление метила дает метан. При нагревании не выше 1400 ° C (1700 K) метил разлагается с образованием метилидина и элементарного водорода или с образованием метилена и атомарного водорода:
- СН •
3 → СН • + Ч
2 - СН •
3 → СН •
2 + Ч •
Метил очень агрессивен по отношению к металлам, образуя метилированные соединения металлов:
- М + н СН •
3 → М(СН 3 ) n
Производство
[ редактировать ]Биосинтез
[ редактировать ]Некоторые радикальные ферменты SAM генерируют метильные радикалы путем восстановления S-аденозилметионина. [4]
Фотолиз ацетона
[ редактировать ]Его можно получить ультрафиолетовой фотодиссоциацией паров ацетона при 193 нм: [5]
- С
3 H
6 О → СО + 2 СН •
3
Галометановый фотолиз
[ редактировать ]Его также получают путем ультрафиолетовой диссоциации галометанов :
- СН
3 Х → Х • + CH •
3
Окисление метана
[ редактировать ]Его также можно получить реакцией метана с гидроксильным радикалом :
- ОЙ • + СН 4 → СН •
3 + Н 2 О
Этот процесс запускает основной механизм удаления метана из атмосферы. Реакция происходит в тропосфере или стратосфере . Эта реакция не только является крупнейшим известным поглотителем атмосферного метана, но и одним из наиболее важных источников водяного пара в верхних слоях атмосферы.
Эта реакция в тропосфере дает время жизни метана 9,6 лет. Еще двумя второстепенными поглотителями являются почвенные поглотители (срок службы 160 лет) и стратосферные потери в результате реакции с • ОЙ, • кл и • ТО 1 D в стратосфере (время жизни 120 лет), что дает чистый срок службы 8,4 года. [6]
Пиролиз азометана
[ редактировать ]Метильные радикалы также можно получить пиролизом азометана N = CH 3 NCH 3 в системе низкого давления.
В межзвездной среде
[ редактировать ]Метил был обнаружен в межзвездной среде в 2000 году командой под руководством Хельмута Фейхтгрубера, которая обнаружила его с помощью инфракрасной космической обсерватории . Впервые он был обнаружен в молекулярных облаках ближе к центру Млечного Пути. [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2014). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 . Королевское химическое общество . п. 1051. дои : 10.1039/9781849733069 . ISBN 978-0-85404-182-4 .
- ^ Голоб Л.; Джонатан, Н.; Моррис, А.; Окуда, М.; Росс, К.Дж. (1972). «Первый потенциал ионизации метильного радикала, определенный методом фотоэлектронной спектроскопии». Журнал электронной спектроскопии и связанных с ней явлений . 1 (5): 506–508. дои : 10.1016/0368-2048(72)80022-7 .
- ^ Анслин Е.В. и Догерти Д.А., Современная физическая органическая химия (University Science Books, 2006), стр.57
- ^ Риббе, Миссури; Ху, Ю.; Ходжсон, КО; Хедман, Б. (2014). «Биосинтез металлокластеров нитрогеназы» . Химические обзоры . 114 (8): 4063–4080. дои : 10.1021/cr400463x . ПМК 3999185 . ПМИД 24328215 .
- ^ Холл, GE; Ванден Бут, Д.; Сирс, Тревор Дж. (1991). «Фотодиссоциация ацетона при 193 нм: распределения метильных фрагментов по вращательным и колебательным состояниям с помощью диодной лазерной спектроскопии поглощения / усиления» . Журнал химической физики . 94 (6). Издательство АИП : 4182. Бибкод : 1991JChPh..94.4182H . дои : 10.1063/1.460741 .
- ^ «Микрогазы: текущие наблюдения, тенденции и бюджеты» . Изменение климата, 2001 г., Третий оценочный доклад МГЭИК . МГЭИК/Программа ООН по окружающей среде.
- ^ «ISO обнаруживает новую молекулу в межзвездном пространстве» . Наука и технологии . Европейское космическое агентство . Проверено 17 июня 2013 г.
