Діазометан

Діазометан — це найпростіша діазосполука. Хімічна формула — ${\displaystyle {\ce {CH2N2}}}$.

Діазометан
Назва за IUPAC	Діазометан
Систематична назва	Діазометан
Інші назви	Азиметан, Діазирин
Ідентифікатори
Номер CAS	334-88-3
Номер EINECS	206-382-7
Номер EC	006-068-00-8
KEGG	C19387
Назва MeSH	D02.172.383.383
ChEBI	73716
RTECS	PA7000000
SMILES	C=[N+]=[N-]
InChI	InChI=1S/CH2N2/c1-3-2/h1H2
Номер Бельштейна	102415
Властивості
Молекулярна формула	CH2N2
Молярна маса	42.041 г/моль
Молекулярна маса	42.04 а. о. м.
Зовнішній вигляд	Жовтий газ
Тпл	-145 °C
Ткип	-23 °C
Термохімія
Ст. ентропія S^o 298	242.9 Дж/(моль•К)
Теплоємність, c^o p	52.5 Дж/(моль•К)
Небезпеки
ГГС піктограми
ГГС формулювання небезпек	H350
ГГС запобіжних заходів	P201, P202, P281, P308+P313, P405, P501
(Класифікація ЄС)	Токсичний T
R-фрази	R45
S-фрази	S45, S53
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Примітки картки

Будова

Нітроген у молекулі діазометану заряджений позитивно. Її будову можна зобразити як ${\displaystyle {\ce {CH2- -N+#N}}}$ або як ${\displaystyle {\ce {CH2=N+ =N-}}}$. Насправді негативний заряд розподілений між CH₂ та N, при чому на групі CH₂ негативного заряду трохи більше. Тому кратність зв'язку C-N трохи менша за 3/2, а зв'язку N-N — трохи більша за 5/2.

Молекула має лінійну будову. Довжина зв'язку CN — 134 пм, зв'язку N-N — 113 пм.

Фізичні властивості

За звичайних умов діазометан є жовтим газом. Температура плавлення — -145°С, температура кипіння — -23°С. Ентальпія утворення — 192.5 кДж/моль, ентропія — 242.9 Дж/(моль*К).

Хімічні властивості

Діазометан хімічно дуже активний. Проявляє основні та нуклеофільні властивості, є метилюючим агентом. Може реагувати з речовинами, в яких є рухливий атом гідрогену — водою, кислотами. Для взаємодії зі спиртами потрібен каталізатор:

${\displaystyle {\ce {CH2N2 +HX ->CH3X +N2}}}$

Реакція йде наступним чином: спочатку заряд CH₂ дорівнює -1/2, а заряд N₂ — +1/2. Протон приєднується до CH₂, утворюючи катіон ${\displaystyle {\ce {CH3^{1}^{/}^{2}+N2^{1}^{/}^{2}+}}}$. Потім від нього відщеплюється молекула азоту, залишаючи CH₃⁺. В кінці до нього приєднується X^-.

Як нуклеофіл, може приєднуватися до альдегідів та кетонів. При взаємодії з формальдегідом утворюється ацетальдегід. При взаємодії з іншими альдегідами утворюються кетони:

${\displaystyle {\ce {H-CO-H +CH2N2 ->H3C-CHO +N2}}}$

${\displaystyle {\ce {R-CO-H +CH2N2 ->R-CH(O)- -CH2-N+#N ->R-CO-CH3 +N2}}}$

Коли він взаємодіє з кетонами, один з радикалів переходить до CH₂:

При нагріванні розкладається на азот та карбен, який може легко приєднуватись до подвійних зв'язків, утворюючи тричленні цикли:

Взаємодія з етиленом.

Взаємодія з бензеном призводить до розширення циклу й утворення циклогептатриєну. При взаємодії з циклічними кетонами також відбувається розширення циклу:

Отримання

Вперше діазометан був відкритий Г. Пехманом у 1894 році. Він отримав його при взаємодії гідразину та трихлорметану у лужному середовищі:

${\displaystyle {\ce {NH2-NH2 + HCCl3 + 3NaOH ->CH2N2 + 3NaCl + 3H2O}}}$

Найкраще отримувати діазометан зі сполук, що містять замісники з - I-ефектом у α-положені до аміногрупи, наприклад, алкілсечовини, алкілуретанів. З них отримують їх N-нітрозопохідні. Метилсечовину також отримують з метиламіну та Cl-CO-NH2:

${\displaystyle {\ce {H3C-NH2 +Cl-CO-NH2 ->[OH^-]H3C-NH-CO-NH2 +HCl}}}$ (Реакція йде у лужному середовищі через виділення кислоти)

${\displaystyle {\ce {H3C-NH-CO-NH2 +HNO2 ->H3C-N(NO)-CO-NH2 +H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {H3C-N(NO)-CO-NH2 +2Na+OH- ->H2C-N2 +Na2CO3 +NH3 +H2O}}}$

Замість N-метилсечовини можна також використати CH₃-NH-CO-OC₂H₅.

Посилання

1. Diazomethane | CH2N2 - PubChem [ 27 жовтня 2020 у Wayback Machine.]
2. Диазометан — физико-химические свойства | CHEMBD.NET
3. ICSC 1256

Література

1. Ластухін Ю. О., Воронов С. А. Органічна хімія. — 3-є. — Львів : Центр Європи, 2006. — 864 с. — .
2. О. Я. Нейланд. Органическая химия. — М.: Высшая школа, 1990. — 751 с. — 35 000 экз. — .