Μεθανικός μεθυλεστέρας

Μεθανικός μεθυλεστέρας
Γενικά
Όνομα IUPAC	Μεθανικός μεθυλεστέρας
Άλλες ονομασίες	Μυρμηκικός μεθυλεστέρας; Φορμικός μεθυλεστέρας
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H4O2
Μοριακή μάζα	60,05 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	HCOOCH3
Συντομογραφίες	HCOOMe
Αριθμός CAS	107-31-3
SMILES	O=COC
PubChem CID	7865
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	9
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-100 °C
Σημείο βρασμού	32 °C
Πυκνότητα	980 kg/m³
Διαλυτότητα; στο νερό	30% (20 °C)
Δείκτης διάθλασης ,; nD	1,3419
Τάση ατμών	476 mmHg(20 °C)
Εμφάνιση	Διαυγές υγρό ; Αιθέρια οσμή
Χημικές ιδιότητες
Θερμότητα πλήρους; καύσης	386,1 kJ/mol
Ελάχιστη θερμοκρασία; ανάφλεξης	-19 °C
Επικινδυνότητα
	Εύφλεκτο, βλαβερό
Φράσεις κινδύνου	12‐20/22‐36/37
Φράσεις ασφαλείας	(2)‐9‐16‐24‐26‐33
LD50	1.622 mg/kg
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας ή μυρμηκικός μεθυλεστέρας ή φορμικός μεθυλεστέρας είναι οργανική χημική ένωση, με μοριακό τύπο C₂H₄O₂, αν και χρησιμοποιούνται περισσότερο οι πιο αναλυτικοί (ημισυντακτικοί) τύποι: HCO₂CH₃, HCOOCH₃ και HCO₂Me. Με βάση το σύστημα κωδικής ονομασίας που ξεκίνησε με τους φθοροχλωράνθρακες, έχει τον κωδικό R-611, ως ψυκτικό μέσο. Είναι ο απλούστερος καρβοξυλικός εστέρας, και πιο συγκεκριμένα, ο μεθυλεστέρας του μεθανικού οξέος. Ο χημικά καθαρός μεθανικός μεθυλεστέρας, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C υπό πίεση 1 atm, είναι διαυγές υγρό, με αιθέρια ευχάριστη οσμή, που σε μερικούς ανθρώπους θυμίζει λεμόνι ή λεμονάδα^[2], υψηλή τάση ατμών και χαμηλή επιφανειακή τάση. Αποτελεί πρόδρομη ένωση για πολλές άλλες χημικές ενώσεις, κάποιες από τις οποίες έχουν εμπορικό ενδιαφέρον.^[3]

Ισομέρεια

Με βάση το μοριακό τύπο του, C₂H₄O₂, ο μεθανικός μεθυλεστέρας είναι ένας από τους «τυπικούς» υδατάνθράκες (δηλαδή τις ενώσεις που έχουν την αναλογία ατόμων υδρογόνου - οξυγόνου 2:1, που έχει και το νερό, αλλά χωρίς να είναι πραγματικά σάκχαρα). Ακόμη, με βάση τον ίδιο τύπο, ο μεθανικός μεθυλεστέρας έχει τα ακόλουθα εννέα (9) ισομερή θέσης:

Βινυλυδροϋπεροξείδιο με ημισυντακτικό τύπο CH₂=CHO₂H.
1,1-αιθενοδιόλη με ημισυντακτικό τύπο CH₂=C(OH)₂.
1,2-αιθενοδιόλη με ημισυντακτικό τύπο HOCH=CHOH [σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή].
Υδροξυαιθανάλη με ημισυντακτικό τύπο HOCH₂CHO.
Αιθανικό οξύ με ημισυντακτικό τύπο CH₃COOH ή CH₃CO₂H.
1,2-διοξετάνιο με γραμμικό τύπο
1,3-διοξετάνιο με γραμμικό τύπο
Μεθυλοδιοξιράνιο με γραμμικό τύπο
Οξιρανόλη με γραμμικό τύπο

Δομή

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[4]
C_#1'-H	σ	2sp³-1s	109 pm	3% C^- H⁺
C_#1-H	σ	2sp²-1s	106 pm	3% C^- H⁺
C=O	σ	2sp²-2sp²	132 pm	19% C⁺ O^-
	π	2p-2p
C_#1-O	σ	2sp²-2sp³	147 pm	19% C⁺ O^-
C_#1'-O	σ	2sp³-2sp³	150 pm	19% C⁺ O^-
Γωνίες
HC_#1'H	109°28'
HC_#1'O	109°28'
HC_#1O	120°
C_#1OO	120°
OC_#1O	120°
COC	104,45°
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο^[5]
Ο (-O-)	-0,38
Ο (=O)	-0,38
Η (HC)	+0,03
C_#1'	+0,10
C_#1	+0,54

Παραγωγή

Βιομηχανική μέθοδος

Η βιομηχανία συνήθως προτιμά την αντίδραση μεθανόλης (CH₃OH) και μονοξειδίου του άνθρακα (CO), παρουσία μιας ισχυρής βάσης, συνήθως του μεθανολικού νατρίου (CH₃ONa)^[6]:

$\mathrm {CO+CH_{3}OH{\xrightarrow {CH_{3}ONa}}HCOOCH_{3}}$

Η μέθοδος αυτή δίνει καλύτερα αποτελέσματα όταν χρησιμοποιούνται όσο το δυνατό πιο ξηρά αντιδραστήρια, γιατί ο καταλύτης της είναι ευαίσθητος στην παρουσία νερού (H₂O)^[7].

Εργαστηριακές μέθοδοι

Εστεροποίηση

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση εστεροποίησης μεθανόλης (CH₃OH) και μεθανικού οξέος (HCOOH) σε όξινο περιβάλλον^[8]^[9]:

$\mathrm {HCOOH+CH_{3}OH{\xrightarrow {H^{+}}}HCOOCH_{3}+H_{2}O}$

Αλκυλίωση

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση αλκυλίωσης μεθανικού νατρίου (HCOONa) με μεθυλαλογονίδιο (CH₃X)^[10]:

$\mathrm {HCOONa+CH_{3}X{\xrightarrow {}}HCOOCH_{3}+NaX}$

Ακυλίωση

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση ακυλίωσης μεθανόλης (CH₃OH), με τις ακόλουθες χημικές ενώσεις^[11]:

1. Με φορμυλαλογονίδιο (HCOX):

$\mathrm {HCOX+CH_{3}OH{\xrightarrow {}}HCOOCH_{3}+HX}$

2. Με ανθρακικό οξύ (H₂CO₃):

$\mathrm {H_{2}CO_{3}+CH_{3}OH{\xrightarrow {}}HCOOCH_{3}+HCOOH}$

3. Με άλλον μεθανικό αλκυλεστέρα (μετεστεροποίηση, HCOOR):

$\mathrm {HCOOR+CH_{3}OH\leftrightarrows HCOOCH_{3}+ROH}$

Χημικές ιδιότητες

Σαπωνοποίηση

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση σαπωνοποίησης με υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), σχηματίζοντας μεθανικό νάτριο (HCOONa) και μεθανόλη (CH₃OH)^[12]:

$\mathrm {HCOOCH_{3}+NaOH{\xrightarrow {}}HCOONa+CH_{3}OH}$

Μετεστεροποίηση

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση μετεστεροποίησης με αλκοόλη (ROH), σχηματίζοντας μεθανικό αλκυλεστέρα και μεθανόλη^[13]:

$\mathrm {HCOOCH_{3}+ROH\leftrightarrows HCOOR+CH_{3}OH}$

Αμμωνιόλυση

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση αμμωνιόλυσης με αμμωνία (NH₃), σχηματίζοντας μεθαναμίδιο (HCONH₂) και μεθανόλη (CH₃OH)^[14]:

$\mathrm {HCOOCH_{3}+NH_{3}{\xrightarrow {}}HCONH_{2}+CH_{3}OH}$

Αμινόλυση

Πρόκειται για μια παραλλαγή της αμμωνιόλυσης, κατά την οποία χρησιμοποιείται πρωτοταγής ή δευτεροταγής αμίνη (RNH₂ ή R₂NH, με όχι υποχρεωτικά ίδια τα R), αντί αμμωνίας, σχηματίζοντας N-αλκυλομεθαναμίδιο (HCONHR) ή N,N-διαλκυλομεθαναμίδιο (HCONR₂), αντιστοίχως, αντί μεθαναμιδίου:^[14]

$\mathrm {HCOOCH_{3}+RNH_{2}{\xrightarrow {}}HCONHR+CH_{3}OH}$

$\mathrm {HCOOCH_{3}+R_{2}NH{\xrightarrow {}}HCONR_{2}+CH_{3}OH}$

Επίδραση οργανομαγνησιακών ενώσεων

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση επίδρασης οργανομαγνησιακών ενώσεων (RMgX), σχηματίζοντας αλδεΰδη (RCHO) και μεθυλομαγνησιοαλογονίδιο (CH₃OMgX)^[15]^[16]:

$\mathrm {HCOOCH_{3}+RMgX{\xrightarrow {}}CH_{3}OCH(R)OMgX{\xrightarrow {}}RCHO+CH_{3}OMgX\downarrow }$

Αναγωγή

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας μεθανόλη (CH₃OH)^[17]:

1. Με νάτριο (Na) και αιθανόλη (CH₃CH₂OH):

$\mathrm {HCOOCH_{3}+3Na+3CH_{3}CH_{2}OH{\xrightarrow {}}2CH_{3}OH+3CH_{3}CH_{2}ONa}$

2. Με διυδρογόνο (H₂) και νικέλιο (Ni):

$\mathrm {HCOOCH_{3}+{\frac {3}{2}}H_{2}{\xrightarrow {Ni}}2CH_{3}OH}$

3. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄):

$\mathrm {2HCOOCH_{3}+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}LiAl(OCH_{3})_{4}{\xrightarrow {+2H_{2}O}}4CH_{3}OH+LiAlO_{2}}$

Συμπύκνωση

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει χημική αντίδραση συμπύκνωσης με επίδραση νατρίου σε απρωτικούς διαλύτες, σχηματίζοντας αιθανοδιάλη και μεθανολικό νάτριο (CH₃ONa)^[18]:

$\mathrm {2HCOOCH_{3}+2Na{\xrightarrow {}}HCOCHO+2CH_{3}ONa}$

Χλωρίωση

Από μεθανικό μεθυλεστέρα και χλώριο, παρουσία υπεριώδους ακτινοβολίας (UV), παράγεται διφωσγένιο:

$\mathrm {HCOOCH_{3}+4Cl_{2}{\xrightarrow {UV}}ClCO_{2}CCl_{3}+4HCl}$

Εφαρμογές

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή μεθαναμίδιου (HCONH₂), διμεθυλομεθαναμίδιου [HCON(CH₃)₂] και μεθανικού οξέος. Χρησιμοποιείται ακόμη ως εντομοκτόνο, καθώς και για την παρασκευή διαφόρων φαρμακευτικών προϊόντων. Χρησιμοποιήθηκε ακόμη ως προωθητικό αέριο αφρού, αφού έχει μηδενικό δυναμικό καταστροφής όζοντος και μηδενικό δυναμικό παγκόσμιας θέρμανσης, αντικαθιστώντας άλλα προωθητικά, όπως φθοροχλωράνθρακες, με βλαβερά αντίστοιχα δυναμικά^[19].

Για την ιστορία, μια παλαιότερη εφαρμογή του μεθανικού μεθυλεστέρα, που μερικές φορές τραβάει την προσοχή, είναι ως ψυκτικό σε κάποια μοντέλα (οικιακών) ψυγείων όπως το διάσημο GE Monitor Top, πριν αντικατασταθεί από λιγότερο τοξικά ψυκτικά υγρά, ως εναλλακτικό έναντι του διοξειδίου του θείου (SO₂).

Πηγές

Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
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
Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.

Αναφορές και παρατηρήσεις

↑ Πρότυπο:IDLH
↑ Σημείωση: Αυτό είναι πιο συνηθισμένο για το μεθανικό αιθυλεστέρα.
↑ Werner Reutemann and Heinz Kieczka "Formic Acid" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim.
doi:10.1002/14356007.a12_013
↑ Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
↑ Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
↑ Process Economics Reports, Review 88-1-1, Process Economics Program, SRI Consulting, California, 1999
↑ W. Couteau, J. Ramioulle, US Patent US4216339
↑ Ως μέσο οξίνισης χρησιμοποιείται συνήθως το θειικό οξύ (H₂SO₄), για να απορροφά το παραγόμενο νερό (H₂O) και έτσι να μετακινεί το σημείο ισορροπίας της αμφίδρομης αντίδρασης προς τα δεξιά, και έτσι να την κάνει πρακτικά μονόδρομη:
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α2.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α3.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.1.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.2.
↑ ^14,0 ^14,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.3, προσαρμογή για αμινόλυση.
↑ Το τελευταίο με υδρόλυση σχηματίζει μεθανόλη (CH₃OH).
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.4.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.5.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.7α.
↑ United Nations Environment Program Rigid and Flexible Foams Technical Options Committee 2006 Assessment report. http://ozone.unep.org/teap/Reports/FTOC/ftoc_assessment_report06.pdf Αρχειοθετήθηκε 2011-07-21 στο Wayback Machine.

[IDLH-1] Πρότυπο:IDLH

[2] Σημείωση: Αυτό είναι πιο συνηθισμένο για το μεθανικό αιθυλεστέρα.

[Ullmann_2009-3] Werner Reutemann and Heinz Kieczka "Formic Acid" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim.
doi:10.1002/14356007.a12_013

[4] Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.

[5] Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα

[6] Process Economics Reports, Review 88-1-1, Process Economics Program, SRI Consulting, California, 1999

[7] W. Couteau, J. Ramioulle, US Patent US4216339

[8] Ως μέσο οξίνισης χρησιμοποιείται συνήθως το θειικό οξύ (H₂SO₄), για να απορροφά το παραγόμενο νερό (H₂O) και έτσι να μετακινεί το σημείο ισορροπίας της αμφίδρομης αντίδρασης προς τα δεξιά, και έτσι να την κάνει πρακτικά μονόδρομη:

[9] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1.

[10] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α2.

[11] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α3.

[12] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.1.

[13] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.2.

[ReferenceA-14] 14,0 ^14,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.3, προσαρμογή για αμινόλυση.

[15] Το τελευταίο με υδρόλυση σχηματίζει μεθανόλη (CH₃OH).

[16] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.4.

[17] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.5.

[18] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.7α.

[19] United Nations Environment Program Rigid and Flexible Foams Technical Options Committee 2006 Assessment report. http://ozone.unep.org/teap/Reports/FTOC/ftoc_assessment_report06.pdf Αρχειοθετήθηκε 2011-07-21 στο Wayback Machine.

[2]

[3]

[1]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

Μεθανικός μεθυλεστέρας


Γενικά
Όνομα IUPAC	Μεθανικός μεθυλεστέρας
Άλλες ονομασίες	Μυρμηκικός μεθυλεστέρας Φορμικός μεθυλεστέρας
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C₂H₄O₂
Μοριακή μάζα	60,05 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	HCOOCH₃
Συντομογραφίες	HCOOMe
Αριθμός CAS	107-31-3
SMILES	O=COC
PubChem CID	7865
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	9
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-100 °C
Σημείο βρασμού	32 °C
Πυκνότητα	980 kg/m³
Διαλυτότητα στο νερό	30% (20 °C)
Δείκτης διάθλασης , n_D	1,3419
Τάση ατμών	476 mmHg(20 °C)
Εμφάνιση	Διαυγές υγρό Αιθέρια οσμή
Χημικές ιδιότητες
Θερμότητα πλήρους καύσης	386,1 kJ/mol
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	-19 °C
Επικινδυνότητα


Εύφλεκτο, βλαβερό
Φράσεις κινδύνου	12‐20/22‐36/37
Φράσεις ασφαλείας	(2)‐9‐16‐24‐26‐33
LD₅₀	1.622 mg/kg^[1]
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).