Diazomethaan

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Diazomethaan
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van diazomethaan
Structuurformule van diazomethaan
Synthese van diazomethaan op laboratoriumschaal
Synthese van diazomethaan op laboratoriumschaal
Algemeen
Molecuulformule
     (uitleg)
CH2N2
IUPAC-naam diazomethaan
Andere namen diazoniummethylide
Molmassa 42,04 g/mol
SMILES
C=[N+]=[N-]
InChI
1S/CH2N2/c1-3-2/h1H2
CAS-nummer 334-88-3
EG-nummer 206-382-7
PubChem 9550
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Schadelijk voor de gezondheid
Gevaar
H-zinnen H350
EUH-zinnen geen
P-zinnen geen
Carcinogeen Mogelijk (categorie 2)[1]
EG-Index-nummer 006-068-00-8
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand gasvormig
Kleur geel
Dichtheid 1,45[2] g/cm³
Smeltpunt -145[2] °C
Kookpunt -23[2] °C
Zelfontbrandings- temperatuur 100 °C
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Diazomethaan is de organische verbinding met als brutoformule CH2N2. In zuivere vorm is diazomethaan een geel giftig gas, maar de verbinding wordt vrijwel uitsluitend als oplossing in di-ethylether gebruikt. Diazomethaan is de eenvoudigste en een van de meest gebruikte diazoverbindingen. Het wordt voornamelijk gebruikt in de organische synthese.

Synthese[bewerken]

Diazomethaan wordt gewoonlijk bereid door de basische hydrolyse van een N-methylnitrosamide in di-ethylether bij 0°C. De meest voorkomende precursor was vroeger N-nitroso-N-methylureum, maar aangezien deze verbinding vrij onstabiel is, wordt tegenwoordig vooral beroep gedaan op N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine en N-methyl-N-nitroso-p-tolueensulfonamide:[3]

Diazomethane Synthesis V.1.png

De concentratie van het gevormde diazomethaan kan worden bepaald via twee methoden. Bij de eerste methode wordt diazomethaan in reactie gebracht met een gekende hoeveelheid benzoëzuur, waarna het ongereageerde benzoëzuur getitreerd wordt met een gestandaardiseerde oplossing van natriumhydroxide. De tweeede methode is gestoeld op de spectrofotometrische concentratiebepaling van diazomethaan bij een golflengte van 410 nm. Bij die golflengte bedraagt de extinctiecoëfficiënt ε 7,2.

Structuur en eigenschappen[bewerken]

Door de aanwezigheid van formele ladingen in de molecule zijn drie resonantiestructuren mogelijk:

Resonantiestructuren van diazomethaan

Het koolstofatoom in diazomethaan heeft een nucleofiel karakter en treedt ook op als base: dit vormt de basis voor de omzetting van carbonzuren naar methylesters.

In zuivere toestand heeft het gas een karakteristieke geur van natte bladeren. In opgeloste toestand is diazomethaan slechts een beperkte tijd houdbaar: het ontleedt langzaam door stikstofgas af te splitsen.

Toepassingen[bewerken]

Diazomethaan is, ondanks de giftigheid en onstabiele structuur, een veelgebruikt en nuttig reagens in de organische synthese. De drijvende kracht voor de reacties is de irreversibele vorming van stikstofgas. Diazomethaan wordt gebruikt om carbonzuren om te zetten tot hun corresponderende methylester:

\mathrm{R{-}COOH\ +\ CH_2N_2\ \longrightarrow\ R{-}COOCH_3\ +\ N_2}

In de Arndt-Eistert-reactie wordt een carbonzuur via zijn acylchloride omgezet in een homoloog carbonzuur met een koolstofatoom meer:[4]

Verloop van de Arndt-Eistert-reactie

Bij de Buchner-Curtius-Schlotterbeck-reactie reageert diazomethaan met een aldehyde tot een keton. Diazomethaan wordt ook regelmatig gebruikt als bron voor carbeen en in 1,3-dipolaire cycloaddities.

Alcoholen en fenolen kunnen met diazomethaan, in aanwezigheid van boortrifluoride, omgezet worden tot de corresponderen methylethers.

Verwante verbindingen[bewerken]

Van diazomethaan is een groot aantal derivaten bekend, waaronder:

Veruit het belangrijkste derivaat is diazo(trimethylsilyl)methaan, een commercieel in oplossing beschikbare stof die fungeert als bron voor diazomethaan in diverse methyleringen.[8] Deze stof reageert veel langzamer dan diazomethaan met carbonzuren, maar is veel stabieler en beter hanteerbaar.

Toxicologie en veiligheid[bewerken]

Diazomethaan is een zeer giftige verbinding en kan opgenomen worden via de huid en de luchtwegen. Bij contact met de ogen treden irritatie en overmatige traanproductie op. Bij inhalatie van het gas kunnen symptomen als pijn op de borst, hoofdpijn, lusteloosheid en in ernstige gevallen bewusteloosheid optreden.[9] Daarnaast wordt diazomethaan, door zijn methylerend karakter, ook beschouwd als een carcinogene stof.

Aan diazomethaan zijn ook enkele praktische gevaren verbonden: de onstabiele structuur en gemakkelijke ontleding tot stikstofgas zorgen ervoor dat de verbinding schokgevoelig is. Bij contact met glazen slijpstukken of bij verwarming tot 100°C kan explosie optreden. Als gevolg van deze risico's moet gebruikgemaakt worden van speciaal, krasvrij laboratoriumglaswerk en een veiligheidsscherm.

Zie ook[bewerken]

Externe link[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Gegevens van diazomethaan in het European Chemical Substances Information System (ESIS)
  2. a b c (en) Gegevens van diazomethaan in de GESTIS-stoffendatabank van het Duitse Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) (geraadpleegd op 20 maart 2009) (JavaScript vereist)
  3. (en) Th.J. de Boer & H.J. Backer (1956) - Diazomethane, Org. Synth., 36, p. 16
  4. Fritz Arndt en Bernd Eistert (1935). Ein Verfahren zur Überführung von Carbonsäuren in ihre höheren Homologen bzw. deren Derivate. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 68 (1): 200–208 . DOI:10.1002/cber.19350680142.
  5. W.J. Middleton, D.M. Gale: Bis(Trifluoromethyl))diazomethane, Organic Synthesis 6, pag. 161 (1988)
  6. L.I. Smith, K.L. Howard: Diphenyldiazomethane, Organic Synthesis 3, pag. (1955)
  7. X. Creary: Tosylhydrazone Salt Pyrolyses: Phenydiazomethanes, Organic Synthesis 7, pag. 438 (1990)
  8. T. Shioiri, T. Aoyama, S. Mori: Trimethylsilyldiazomethane, Organic Synthesis 8, pag. 612
  9. G.D. Muir (ed.) (1971) - Hazards in the Chemical Laboratory, The Royal Institute of Chemistry, London