El diazometano es un compuesto químico orgánico con la fórmula CH2N2 , descubierto por el químico alemán Hans von Pechmann en 1894. Es el compuesto diazo más simple . En forma pura a temperatura ambiente, es un gas amarillo explosivo extremadamente sensible ; por lo tanto, se usa casi universalmente como una solución en éter dietílico . El compuesto es un agente metilante popular en el laboratorio, pero es demasiado peligroso para emplearlo a escala industrial sin precauciones especiales. [4] El uso de diazometano se ha reducido significativamente con la introducción del reactivo más seguro y equivalente trimetilsilildiazometano . [5]
Usar
Por razones de seguridad y conveniencia, el diazometano siempre se prepara según sea necesario como una solución en éter y se usa como tal. Convierte los ácidos carboxílicos en ésteres metílicos y los fenoles en sus éteres metílicos . Se cree que la reacción se produce mediante la transferencia de protones del ácido carboxílico al diazometano para dar un catión metildiazonio , que reacciona con el ion carboxilato para dar el éster metílico y el gas nitrógeno. Los estudios de etiquetado indican que la transferencia de protones inicial es más rápida que el paso de transferencia de metilo. [6] Dado que la transferencia de protones es necesaria para que la reacción se lleve a cabo, esta reacción es selectiva para los ácidos carboxílicos más ácidos (p K a ~ 5) y fenoles (p K a ~ 10) sobre los alcoholes alifáticos (p K a ~ 15). [7]
Se han desarrollado una amplia variedad de rutas para la producción de diazometano en el laboratorio. [10] En general, la síntesis de todos ellos implica la adición de metilamina a una especie deficiente en electrones, antes del tratamiento con nitrito y ácido mineral ( ácido nitroso ) para formar una N -metilnitrosamida. El diazometano se prepara por hidrólisis de una solución etérea de estas N -metilnitrosamidas con una base acuosa. Algunos ejemplos incluyen:
N -nitroso- N -metilurea (NMU), [11] [12] el precursor original reportado por primera vez por Hans von Pechmann en 1894 e históricamente una de las opciones más populares. [13] [14] Su popularidad ha disminuido lentamente debido a que es inestable a más de 20 °C y algo sensible a los golpes .
N -Nitroso-β-metilaminoisobutilmetilcetona (Liquizald), otro precursor temprano que sigue utilizándose en la actualidad. [10] [15]
N , N' - dimetil- N , N' - dinitrosotereftalamida (DMDMT) [16]
Rutas comunes para la preparación de diazometano: Diazald (arriba), MNNG (abajo)
El diazometano reacciona con soluciones alcalinas de D 2 O para dar el derivado deuterado CD 2 N 2 . [20] Esto se puede utilizar para estudios de etiquetado isotópico .
Uso industrial
La facilidad con la que explota el diazometano hace que sea demasiado peligroso manipularlo en grandes cantidades. A pesar de ello, se puede utilizar a escala industrial mediante la química de flujo a demanda . En estos procesos, la tasa de producción se corresponde con la tasa de consumo, de modo que la cantidad de diazometano presente en un momento dado es muy baja. [21] [4]
El diazometano es isomérico e isoelectrónico con el cianamida , que es más estable , pero no se interconvierten. Se han preparado muchos derivados sustituidos del diazometano:
El muy estable (CF 3 ) 2 CN 2 (2-diazo-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano; punto de ebullición 12-13 °C), [22]
(CH 3 ) 3 SiCHN 2 ( trimetilsilildiazometano ), que está disponible comercialmente como solución y es tan eficaz como el CH 2 N 2 para la metilación. [24]
PhC(H)N 2 , un líquido rojo con un punto de ebullición < 25 °C a 0,1 mmHg. [25]
Seguridad
El diazometano es tóxico por inhalación o por contacto con la piel o los ojos (TLV 0,2 ppm). Los síntomas incluyen malestar en el pecho, dolor de cabeza, debilidad y, en casos graves, colapso. [26] Los síntomas pueden aparecer en forma tardía. Se han reportado muertes por envenenamiento con diazometano. En un caso, un trabajador de laboratorio consumió una hamburguesa cerca de una campana extractora donde estaba generando una gran cantidad de diazometano y murió cuatro días después por neumonía fulminante. [27] Como cualquier otro agente alquilante, se espera que sea cancerígeno, pero tales preocupaciones se ven eclipsadas por su grave toxicidad aguda.
El CH2N2 puede explotar en contacto con bordes afilados, como juntas de vidrio esmerilado, o incluso con rayones en el material de vidrio. [ 28] El material de vidrio debe inspeccionarse antes de su uso y la preparación debe realizarse detrás de un escudo antiexplosiones. Existen kits especializados para preparar diazometano con juntas pulidas a la llama disponibles comercialmente.
El compuesto explota cuando se calienta a más de 100 °C, se expone a luz intensa, metales alcalinos o sulfato de calcio. Se recomienda encarecidamente el uso de un escudo antiexplosiones mientras se utiliza este compuesto.
Se han realizado trabajos de prueba de concepto con microfluidos , en los que la síntesis continua en el punto de uso a partir de N -metil- N -nitrosourea e hidróxido de potasio 0,93 M en agua fue seguida por una conversión en el punto de uso con ácido benzoico , lo que dio como resultado un rendimiento del 65 % del éster de benzoato de metilo en cuestión de segundos a temperaturas que oscilaban entre 0 y 50 °C. El rendimiento fue mejor que en condiciones capilares; a los microfluidos se les atribuyó la "supresión de puntos calientes, baja retención, condiciones isotérmicas y mezcla intensiva". [29]
^ abc Proctor, Lee D.; Warr, Antony J. (noviembre de 2002). "Desarrollo de un proceso continuo para la generación industrial de diazometano". Investigación y desarrollo de procesos orgánicos . 6 (6): 884–892. doi :10.1021/op020049k.
^ Shioiri, Takayuki; Aoyama, Toyohiko; Snowden, Timothy (2001). "Trimetilsilildiazometano". Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . e-EROS Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . doi :10.1002/047084289X.rt298.pub2. ISBN0471936235.
^ van der Merwe, KJ; Steyn, PS; Eggers, SH (enero de 1964). "Una preparación sencilla de grupos O-metilo marcados con deuterio para espectrometría de masas". Tetrahedron Letters . 5 (52): 3923–3925. doi :10.1016/S0040-4039(01)89341-2.
^ Clayden, Jonathan. (2012). Química orgánica. Greeves, Nick., Warren, Stuart G. (2.ª ed.). Oxford: Oxford University Press. ISBN978-0-19-927029-3.OCLC 761379371 .
^ Buchner, E.; Curtius, Th. (1885). "Síntesis de cetonas aus aldehídos y diazoessigäther". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 18 (2): 2371–2377. doi :10.1002/cber.188501802118.
^ Schlotterbeck, F. (1907). "La conversión de aldehídos y cetonas mediante diazometano". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 40 : 479–483. doi :10.1002/cber.19070400179.
^ ab Horvath-Gerber, Filip; Ohlig, Dominik; Hii, King Kuok Mimi; Deadman, Benjamin; Attrill, Robin P.; Hellgardt, Klaus (16 de febrero de 2024). "Liquizald─Precursor de N-nitrosamina térmicamente estable para diazometano". Investigación y desarrollo de procesos orgánicos . 28 (2): 597–608. doi : 10.1021/acs.oprd.3c00456 .
^ Pechmann, HV (mayo de 1894). "Ueber Diazometano". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 27 (2): 1888–1891. doi :10.1002/cber.189402702141.
^ contra Pechmann, H. (enero de 1895). "Ueber Diazometano". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 28 (1): 855–861. doi :10.1002/cber.189502801189.
^ Yang, Hongwei; Martin, Benjamin; Schenkel, Berthold (20 de abril de 2018). "Generación y consumo a demanda de diazometano en sistemas de flujo continuo de múltiples etapas". Investigación y desarrollo de procesos orgánicos . 22 (4): 446–456. doi :10.1021/acs.oprd.7b00302.
^ LI Smith; KL Howard (1955). "Difenildiazometano"". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 3, pág. 351.
^ T. Shioiri; T. Aoyama; S. Mori. "Trimetilsilildiazometano". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 8, pág. 612.
^ X. Creary (1990). "Pirólisis de sales de tosilhidrazona: fenildiazometanos". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 7, pág. 438.
^ Muir, GD (ed.) 1971, Peligros en el laboratorio químico , The Royal Institute of Chemistry, Londres.
^ LeWinn, EB "Intoxicación por diazometano: Informe de un caso fatal con autopsia", The American Journal of the Medical Sciences , 1949, 218, 556-562.
^ de Boer, Th. J.; Backer, HJ (1956). "DIAZOMETANO". Síntesis orgánicas . 36 : 16. doi :10.15227/orgsyn.036.0016.
^ Wladimir Reschetilowski (13 de septiembre de 2013). Microrreactores en química preparativa: aspectos prácticos en bioprocesamiento, nanotecnología, catálisis y más. Wiley. pág. 6–15. ISBN9783527652914.
^ Anselme, J.-P. (1977-05-01). "Revisión del isodiazometano. N-aminoisonitrilos". Revista de Educación Química . 54 (5): 296. Bibcode :1977JChEd..54..296A. doi :10.1021/ed054p296. ISSN 0021-9584.
^ Anselme, JP (1966-11-01). "La química del isodiazometano". Revista de Educación Química . 43 (11): 596. Bibcode :1966JChEd..43..596A. doi :10.1021/ed043p596. ISSN 0021-9584.
^ Transformaciones orgánicas integrales de grupos funcionales II . Katritzky, Alan R., Taylor, Richard JK (1.ª ed.). Ámsterdam: Elsevier. 2005. ISBN9780080523477.OCLC 213375246 .{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Diazometano .
MSDS de diazometano
CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
Boletín técnico de Sigmaaldrich (PDF)
Aplicaciones del diazometano de Sigma-Aldrich y disponibilidad comercial del precursor (Diazald)
Identificación de artefactos (subproductos) en reacciones de diazometano y trimetilsilildiazometano
