Αιθυλοσιλάνιο

Αιθυλοσιλάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Αιθυλοσιλάνιο
Άλλες ονομασίες	Σιλυλαιθάνιο; 1-σιλαπροπάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H8Si
Μοριακή μάζα	60,17 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	CH3CH2SiH3
Συντομογραφίες	EtSiH3
Αριθμός CAS	2814-75-1
SMILES	CC[SiH3]
Αριθμός EINECS	213-598-5
PubChem CID	6327453
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	1; Διμεθυλοσιλάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−180°C
Σημείο βρασμού	19°C
Πυκνότητα	693 kg/m³
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία; ανάφλεξης	−60 °C
Επικινδυνότητα
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το αιθυλοσιλάνιο^[3] (αγγλικά ethylsilane) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και πυρίτιο, με μοριακό τύπο C₂H₈Si, αν και συνήθως παριστάνεται από τον ημισυντακτικό του τύπο, CH₃CH₂SiH₃, ή ακόμη και συντομογραφικά EtSiH₃. Είναι ένα αλκυλοσιλάνιο.

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από τις παραπάνω ονομασίες:

Η πρώτη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο σιλάνιο (SiH₄), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από αιθύλιο (CH₃CH₂).
Η δεύτερη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο αιθάνιο (CH₃CH₃), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από σιλύλιο (SiH₃).
Η τρίτη είναι ονομασία που προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», δηλαδή προπάνιο (CH₃CH₂CH₃) στο οποίο έχει αντικατασταθεί το άτομο άνθρακα (C) #1 από πυρίτιο (Si).

Ισομέρεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με βάση το χημικό τύπο του, C₂H₈Si, έχει ένα ισομερές θέσης: το διμεθυλοσιλάνιο.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του προπανίου. Ωστόσο οι δεσμοί C-Si και Si-Η είναι πολωμένοι κατά την έννοια C^δ--Si^δ+ και Si^δ+-H^δ-, αντίστοιχα, γιατί το πυρίτιο έχει μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα (1,90 κατά Paouling) και από τον άνθρακα (2,55 κατά Paouling) και από το υδρογόνο (2,20 κατά Paouling).

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[4]
C-H	σ	2sp³-1s	107 pm	3% C^- H⁺
C-C	σ	2sp³-2sp³	154 pm
C-Si	σ	2sp³-3sp³	188 pm	10,5% C^- Si⁺
Si-H	σ	3sp³-1s	143 pm	3% Si⁺ H^-
Γωνίες
HCSi	109° 28'
CSiH	109° 28'
HCH	109° 28'
HSiH	109° 28'
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο^[5]
C_#1	-0,165
C_#2	-0,09
Η (Si-H)	-0,03
Η (C-H)	+0,03
Si	+0,195

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή αιθυλοτριχλωροσιλανίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή αιθυλοτριχλωροσιλανίου (CH₃CH₂SiCl₃) από λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄):^[6]

$\mathrm {4CH_{3}CH_{2}SiCl_{3}+3LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+3LiCl+3AlCl_{3}}$

Με οργανομαγνησιακή ένωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αιθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH₃CH₂MgI) σε χλωροσιλάνιο (SiH₃Cl) παράγεται αιθυλοσιλάνιο^[7]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}MgI{\xrightarrow {+SiH_{3}Cl}}CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+MgClI\downarrow }$

Με αιθυλολίθιο και σιλυλοχλωρίδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αιθυλολιθίου (CH₃CH₂Li) σε χλωροσιλάνιο (SiH₃Cl) παράγεται αιθυλοσιλάνιο^[8]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}X+2Li{\xrightarrow[{|Et_{2}O|,-10^{o}C}]{-LiX}}CH_{3}CH_{2}Li{\xrightarrow {+SiH_{3}Cl}}CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+LiCl}$

Με αντιδράσεις προσθήκης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με προσθήκη σιλανίου σε αιθένιο παράγεται σιλυλαιθάνιο^[9]:

$\mathrm {CH_{2}=CH_{2}+SiH_{4}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}SiH_{3}}$

2. Με προσθήκη υδρογόνου σε βινυλοσιλάνιο ή σε αιθυλιδενοσιλάνιο ή σε σιλιράνιο παράγεται σιλυλαιθάνιο^[9]:

$\mathrm {CH_{2}=CHSiH_{3}+H_{2}{\xrightarrow {Ni}}CH_{3}CH_{2}SiH_{3}}$
$\mathrm {CH_{3}CH=SiH_{2}+H_{2}{\xrightarrow {Ni}}CH_{3}CH_{2}SiH_{3}}$
$\mathrm {+H_{2}{\xrightarrow {Pt}}CH_{3}CH_{2}SiH_{3}}$

Χαρακτηριστικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το χημικά καθαρό αιθυλοσιλάνιο, στις κανονικές συνθήκες, δηλαδή σε θερμοκρασία 0°C και υπό πίεση 1 atm, είναι υγρό με θερμοκρασία βρασμού 19°C, ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης -60°C και με όρια εκρηκτικών μειγμάτων με τον αέρα 1,3-88,9%.^[10]

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το αιθυλοσιλάνιο έχει ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες, καθώς συνδυάζει τη συμπεριφορά καρβιδίου με εκείνη υδριδίου.

Πυρηνόφιλη υποκατάσταση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Διάφορα πυρηνόφιλα (Nu^-) αντιδραστήρια, διασπούν, ανάλογα με τις συνθήκες, το δεσμό C-Si ή έναν από τους δεσμούς Si-Η (πιο εύκολα). Οι μηχανισμοί που επικρατούν είναι οι S_N² και S_Nⁱ. Στην πρώτη περίπτωση σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [CH₃CH₂SiH₃Nu]^- με δομή τριγωνικής διπυραμίδας, αφού το πυρίτιο μπορεί να αξιοποιεί και τα 3d τροχιακά του με υβριδισμό 3sp³d. Η γενική μορφή της πυρηνόφιλης υποκατάστασης σε αιθυλοσιλάνιο είναι η ακόλουθη:^[11].

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+ANu{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}Nu+AH}$

Με ANu συμβολίζεται πυρηνόφιλο αντιδραστήριο.
Ο ρόλος του BF₃ είναι να σχηματίζει το ενδιάμεσο σύμπλοκο [ANu-BF] και διευκολύνει την ενεργοποίηση του ANu.
Παραδείγματα:

Αιθυλοσιλανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση νερού (H₂O) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλοσιλανόλη

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+H_{2}O{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}OH+H_{2}\uparrow }$

A = H, Nu = OH.

2. Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στην αλκοόλη αλκάνιο (RH) και αιθυλοσιλανόλη

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+ROH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}OH+RH}$

A = R, Nu = OH.

Αιθυλαλκοξυσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αιθέρα (ROR) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και αιθυλαλκοξυσιλάνιο (CH₃CH₂SiH₂OR)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+ROR{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}OR+RH}$

A = R, Nu = OR.

αιθυλαλκινυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλολκινυλοσιλάνιο (CH₃CH₂SiH₂C ≡ CR)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+RC\equiv CH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}C\equiv CR+H_{2}\uparrow }$

A = H, Nu = RC ≡ C.

Αιθυλοκαρβαλκοξυσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση εστέρα (RCOOR) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και αιθυλοκαρβαλκοξυσιλάνιο (CH₃CH₂SiH₂OOCR, εστέρας της αιθυλοσιλανόλης)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+RCOOR{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}OOCR+RH}$

A = R, Nu = RCOO.

Αιθυλοσιλανονιτρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτριλίων (RCN) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και αιθυλοσιλανονιτρίλιο

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+RCN{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CN+RH}$

A = R, Nu = CN.

Αιθυλοαλκυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και αιθυλαλκυλοσιλάνιο (CH₃CH₂SiH₂R)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+RNa{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}R+NaH}$

A = Na, Nu = R.

Αιθυλοσιλανοθειόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειόλης (RSH) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στη θειόλη αλκάνιο (RH) και αιθυλοσιλανοθειόλη

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+RSH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}SH+RH}$

A = R, Nu = SH.

Αιθυλαλκυλοθειοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και αιθυλαλκυλοθειοσιλάνιο (CH₃CH₂SiH₂SR)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+RSR{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}SR+RH}$

A = R, Nu = SR.

Αλαλκυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκυλαλογονίδιου (RX) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο αλκάνιο (RH) και αλαλκυλοσιλάνιο (CH₃CH₂SiH₂Χ)

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+RX{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}X+RH}$

A = R, Nu = X.

Αιθυλοσιλαναμίνες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση αμμωνίας (NH₃) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλοσιλαναμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+NH_{3}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}NH_{2}+H_{2}\uparrow }$

A = H, Nu = NH₂.

2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH₂) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλο-Ν-αλκυλοσιλαναμίνη (CH₃CH₂SiH₂NHR):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+RNH_{2}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}NHR+H_{2}\uparrow }$

A = Η, Nu = RNH.

3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R₂NH) σε αιθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αιθυλο-Ν,N-διαλκυλοσιλαναμίνη (CH₃CH₂SiH₂NR₂):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+R_{2}NH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}NR_{2}+H_{2}\uparrow }$

A = Η, Nu = R₂N.

Προσθήκη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθένιο δίνει αιθυλοσιλυλαιθάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

2. Προσθήκη σε τριπλούς δεσμούς.. Π.χ. με αιθίνιο δίνει αιθυλοσιλυλαιθένιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+HC\equiv CH{\xrightarrow {}}CH_{2}=CHSiH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς. Π.χ. με βουταδιένιο-1,3 δίνει 1-αιθυλοσιλυλοβουτένιο-2:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+CH_{2}=CHCH=CH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH=CHCH_{2}SiH_{2}CH_{2}CH_{3}+4H_{2}O}$

4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει 1-αιθυλοσιλυλοπροπάνιο:

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}SiH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}SiH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

5. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με εποξυαιθάνιο δίνει αιθυλοσιλυλοξυαιθάνιο^[12]:

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}SiH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OSiH_{2}CH_{2}CH_{3}}$

Παρεμβολή μεθυλενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH₂]) σε αιθυλοσιλάνιο παράγονται προπυλοσιλάνιο (CH₃CH₂CH₂SiH₃), ισοπροπυλοσιλάνιο (CH₃CH(SiH₃)CH₃) και αιθυλομεθυλοσιλάνιο (CH₃CH₂SiH₂CH₃)^[13]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}SiH_{3}+CH_{3}Cl+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {3}{8}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}SiH_{3}+{\frac {1}{4}}CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+{\frac {3}{8}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH_{3}+KCl+H_{2}O}$

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

↑ Χρησιμοποιήθηκε η μοριακή μάζα του ισομερούς διμεθυλοσιλάνιου.
↑ Δικτυακός τόπος: Buyersguidechem
↑ Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.4Α.
↑ SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 42, §4.3.
↑ A. E. Finholt, A. C. Bond, K. E. Wilzbach, H. I. Schlesinger: The Preparation and Some Properties of Hydrides of Elements of the Fourth Group of the Periodic System and of their Organic Derivatives. In: Journal of the American Chemical Society. 69, 1947, S. 2692, doi:10.1021/ja01203a041.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.4Α.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6., προσαρμογή για μεθυλενοσιλάνιο.
↑ ^9,0 ^9,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6., προσαρμογή για μεθυλενοσιλάνιο.
↑ Datenblatt Ethylsilane bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 2. Mai 2015 (PDF).
↑ Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
↑ Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = H^-.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.

[1] Χρησιμοποιήθηκε η μοριακή μάζα του ισομερούς διμεθυλοσιλάνιου.

[2] Δικτυακός τόπος: Buyersguidechem

[3] Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα

[4] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.4Α.

[5] SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 42, §4.3.

[6] A. E. Finholt, A. C. Bond, K. E. Wilzbach, H. I. Schlesinger: The Preparation and Some Properties of Hydrides of Elements of the Fourth Group of the Periodic System and of their Organic Derivatives. In: Journal of the American Chemical Society. 69, 1947, S. 2692, doi:10.1021/ja01203a041.

[7] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.4Α.

[8] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6., προσαρμογή για μεθυλενοσιλάνιο.

[:0-9] 9,0 ^9,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6., προσαρμογή για μεθυλενοσιλάνιο.

[10] Datenblatt Ethylsilane bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 2. Mai 2015 (PDF).

[11] Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.

[12] Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = H^-.

[13] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]