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Radical metilo

El radical metilo es un compuesto orgánico con la fórmula química CH
3
(también escrito como [CH
3
]
). Es un gas incoloro metaestable que se produce principalmente in situ como precursor de otros hidrocarburos en la industria del craqueo de petróleo. Puede actuar como un oxidante o un reductor fuerte y es bastante corrosivo para los metales.

Propiedades químicas

Su primer potencial de ionización (que produce el ion metenio , CH+
3
) es9,837 ± 0,005  eV . [2]

Comportamiento redox

El centro de carbono del metilo puede unirse con moléculas donadoras de electrones reaccionando:

es
3
+ R RCH
3

Debido a la captura del nucleófilo (R ), el metilo tiene carácter oxidante. El metilo es un oxidante fuerte con sustancias químicas orgánicas. Sin embargo, es igualmente un reductor fuerte con sustancias químicas como el agua. No forma soluciones acuosas, ya que reduce el agua para producir metanol e hidrógeno elemental:

canales
3
+ 2  horas
2
O
→ 2  CH
3
OH
+ H
2

Estructura

La geometría molecular del radical metilo es trigonal plana (los ángulos de enlace son de 120°), aunque el costo energético de la distorsión a una geometría piramidal es pequeño. Todos los demás radicales alquilo no conjugados y neutros en cuanto a electrones están piramidalizados hasta cierto punto, aunque con barreras de inversión muy pequeñas. Por ejemplo, el radical t -butilo tiene un ángulo de enlace de 118° con una barrera de 0,7 kcal/mol (2,9 kJ/mol) a la inversión piramidal . Por otro lado, la sustitución de átomos de hidrógeno por sustituyentes más electronegativos conduce a radicales con una geometría fuertemente piramidal (112°), como el radical trifluorometilo , CF
3
, con una barrera de inversión mucho más sustancial de alrededor de 25 kcal/mol (100 kJ/mol). [3]

Reacciones químicas

El metilo sufre las reacciones químicas típicas de un radical. Por debajo de aproximadamente 1100 °C (1400 K), se dimeriza rápidamente para formar etano . Al tratarlo con un alcohol, se convierte en metano y un alcoxi o hidroxialquilo. La reducción del metilo da metano. Cuando se calienta por encima de, como máximo, 1400 °C (1700 K), el metilo se descompone para producir metilidina e hidrógeno elemental, o para producir metileno e hidrógeno atómico:

es
3
→ CH + H
2
es
3
ES
2
+ H

El metilo es muy corrosivo para los metales y forma compuestos metálicos metilados:

M + nCH 
3
→ M( CH3 ) n

Producción

Biosíntesis

Algunas enzimas SAM radicales generan radicales metilo mediante la reducción de S-adenosilmetionina. [4]

Fotólisis de acetona

Se puede producir por fotodisociación ultravioleta del vapor de acetona a 193 nm: [5]

do
3
yo
6
O
→ CO + 2  CH
3

Fotólisis del halometano

También se produce por disociación ultravioleta de halometanos :

es
3
X
→ X + CH
3

Oxidación del metano

También se puede producir por la reacción del metano con el radical hidroxilo :

OH + CH4CH
3
+ H2O

Este proceso inicia el principal mecanismo de eliminación de metano de la atmósfera. La reacción ocurre en la troposfera o estratosfera . Además de ser el mayor sumidero conocido de metano atmosférico, esta reacción es una de las fuentes más importantes de vapor de agua en la atmósfera superior.

Esta reacción en la troposfera da al metano una vida útil de 9,6 años. Otros dos sumideros menores son los sumideros del suelo (vida útil de 160 años) y la pérdida estratosférica por reacción con OH, Cl y O 1 D en la estratosfera (vida útil de 120 años), lo que da una vida útil neta de 8,4 años. [6]

Pirólisis de azometano

Los radicales metilo también se pueden obtener por pirólisis de azometano , CH 3 N=NCH 3 , en un sistema de baja presión.

En el medio interestelar

El metilo fue descubierto en el medio interestelar en el año 2000 por un equipo dirigido por Helmut Feuchtgruber, que lo detectó utilizando el Observatorio Espacial Infrarrojo . Se detectó por primera vez en nubes moleculares hacia el centro de la Vía Láctea. [7]

Referencias

  1. ^ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (2014). Nomenclatura de la química orgánica: recomendaciones de la IUPAC y nombres preferidos 2013. The Royal Society of Chemistry . p. 1051. doi :10.1039/9781849733069. ISBN . 978-0-85404-182-4.
  2. ^ Golob, L.; Jonathan, N.; Morris, A.; Okuda, M.; Ross, KJ (1972). "El primer potencial de ionización del radical metilo determinado por espectroscopia fotoelectrónica". Revista de espectroscopia electrónica y fenómenos relacionados . 1 (5): 506–508. doi :10.1016/0368-2048(72)80022-7.
  3. ^ Anslyn EV y Dougherty DA, Química orgánica física moderna (University Science Books, 2006), pág. 57
  4. ^ Ribbe, MW; Hu, Y.; Hodgson, KO; Hedman, B. (2014). "Biosíntesis de metaloclusters de nitrogenasa". Chemical Reviews . 114 (8): 4063–4080. doi :10.1021/cr400463x. PMC 3999185 . PMID  24328215. 
  5. ^ Hall, GE; Vanden Bout, D.; Sears, Trevor J. (1991). "Fotodisociación de acetona a 193 nm: distribuciones de estado rotacional y vibracional de fragmentos de metilo mediante espectroscopia de absorción/ganancia con láser de diodo". The Journal of Chemical Physics . 94 (6). AIP Publishing : 4182. Bibcode :1991JChPh..94.4182H. doi :10.1063/1.460741.
  6. ^ "Trace Gases: Observaciones actuales, tendencias y presupuestos". Cambio climático 2001, Tercer informe de evaluación del IPCC . IPCC/Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.
  7. ^ "ISO detecta una nueva molécula en el espacio interestelar". Ciencia y tecnología . Agencia Espacial Europea . Consultado el 17 de junio de 2013 .