El diazometano es un compuesto químico orgánico de fórmula CH 2 N 2 , 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 tanto, se utiliza casi universalmente como 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 mediante la introducción del reactivo trimetilsilildiazometano, más seguro y equivalente . [5]
Usar
Por 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 inicial de protones es más rápida que el paso de transferencia de metilo. [6] Dado que se requiere la transferencia de protones para que la reacción se desarrolle, 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 ha desarrollado una amplia variedad de rutas para la producción de diazometano en laboratorio. [10] En general, la síntesis de todos estos implica la adición de metilamina a una especie con deficiencia de electrones, antes del tratamiento con nitrito y ácido mineral ( ácido nitroso ) para formar una N -metilnitrosamida. El diazometano se prepara mediante hidrólisis de una solución etérea de estas N -metilnitrosamidas con una base acuosa. Ejemplos incluyen:
N -nitroso- N -metilurea (NMU), [11] [12] el precursor original informado por primera vez por Hans von Pechmann en 1894 e históricamente una de las opciones más populares. [13] [14] Su popularidad ha ido disminuyendo lentamente debido a que es inestable por encima de los 20 °C y algo sensible a los golpes .
N -Nitroso-β-metilaminoisobutilmetilcetona (Liquizald), otro precursor temprano que sigue en uso 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 lo hace demasiado peligroso para manipularlo en grandes cantidades. A pesar de esto, se puede utilizar a escala industrial utilizando química de flujo bajo demanda . En estos procesos, la tasa de producción coincide con la tasa de consumo, de modo que la cantidad de diazometano presente en cualquier momento es muy baja. [21] [4]
El diazometano es isomérico e isoelectrónico con la cianamida, 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; pb 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 pb < 25 °C y 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 retrasarse. Se han informado muertes por intoxicación por diazometano. En un caso, un trabajador de laboratorio consumió una hamburguesa cerca de una campana extractora donde generaba una gran cantidad de diazometano y murió cuatro días después de 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 CH 2 N 2 puede explotar en contacto con bordes afilados, como juntas de vidrio esmerilado, e incluso rayones en la cristalería. [28] El material de vidrio debe inspeccionarse antes de su uso y la preparación debe realizarse detrás de una protección contra explosiones. Se encuentran disponibles comercialmente kits especializados para preparar diazometano con juntas pulidas a la llama.
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 contra explosiones mientras se utiliza este compuesto.
Se ha realizado un trabajo de prueba de concepto con microfluidos , en el que a la síntesis continua en el punto de uso a partir de N -metil- N- nitrosourea e hidróxido de potasio 0,93 M en agua le siguió la conversión en el punto de uso con ácido benzoico , lo que dio como resultado con un rendimiento del 65 % del éster de benzoato de metilo en cuestión de segundos a temperaturas que oscilan 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]
Isómeros
El compuesto estable cianamida , cuyo tautómero menor es la carbodiimida , es un isómero del diazometano. Los isómeros del diazometano menos estables pero aún aislables incluyen la 3H - diazirina cíclica y la isocianoamina ( isodiazometano ). [30] [31] Además, la nitrilimina original se ha observado en condiciones de aislamiento de matriz. [32]
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enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con el diazometano .
MSDS diazometano
CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
Boletín técnico de Sigmaaldrich (PDF)
Aplicaciones de diazometano de Sigma-Aldrich y disponibilidad comercial del precursor (Diazald)
Identificación de artefactos (subproductos) en reacciones de diazometano y trimetilsilildiazometano