N-μεθυλομεθαναμίδιο

N-μεθυλομεθαναμίδιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	N-μεθυλομεθαναμίδιο
Άλλες ονομασίες	N-μεθυλοφορμαμίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H5ON
Μοριακή μάζα	59,067 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	HCONHCH3
Συντομογραφίες	HCONHMe, NMF
Αριθμός CAS	123-39-7
SMILES	O=CNC
InChI	1S/C2H5NO/c1-3-2-4/h2H,1H3,(H,3,4)
Αριθμός RTECS	LQ3000000
PubChem CID	31254
ChemSpider ID	28994
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	19
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-3 °C
Σημείο βρασμού	198-200°C
Πυκνότητα	1.003 kg/m3
Διαλυτότητα; στο νερό	αναμείξιμο
Δείκτης διάθλασης ,; nD	1,432
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία; ανάφλεξης	111 °C
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το Ν-μεθυλομεθαναμίδιο ή Ν-μεθυλοφορμαμίδιο (NMF, N-Methyl'Formamide) με σύντομο συντακτικό τύπο HCOΝΗCH₃, είναι το απλούστερο δευτροταγές αμίδιο και, πιο συγκεκριμένα, ένα παράγωγο του μεθανικού οξέος, από το οποίο (τυπικά) προκύπτει με αντικατάσταση του υδροξυλίου του καρβοξυλίου από μεθυλαμινομάδα (CH₃NH-). Eίναι ένα σχεδόν άοσμο υγρό αναμείξιμο με το νερό. Χρησιμοποιείται κυρίως ως αντιδραστήριο για διάφορες οργανικές συνθέσεις και με περιορισμένες εφαρμογές ως πολύ πολικός διαλύτης^[1]. Είναι στενά σχετιζόμενο με τα άλλα μεθαναμίδια, με πιο σημαντικά το ίδιο το μεθαναμίδιο και το N,N-διμεθυλομεθαναμίδιο. Ωστόσο, η βιομηχανική του παραγωγή και χρήση του Ν-μεθυλομεθαναμιδίου είναι πολύ μικρότερη σε σύγκριση με τις αντίστοιχες των άλλων δυο μεθαναμιδίων, που αναφέρθηκαν παραπάνω. Ειδικότερα, το N,N-διμεθυλομεθαναμίδιο πλεονεκτεί σαν διαλύτης εξαιτίας της μεγαλύτερης σταθερότητάς του^[1]. Η ετήσια παραγωγή του Ν-μεθυλομεθαναμιδίου υπολογίζεται σημαντικά μικρότερη από τις αντίστοιχες του μεθαναμιδίου (100.000 τόννοι) και του N,N-διμεθυλομεθαναμίδιου (500.000 τόννοι)^[1]. Με βάση τον χημικό τύπο, C₂H₅NO, έχει τα ακόλουθα 19 ισομερές θέσης (όχι όλα σταθερά):

1-αμινοαιθενόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=C(NH₂)OH.
2-αμινοαιθενόλη με σύντομο συντακτικό τύπο Η₂NCH=CH(OH), σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή.
Αιθενυδροξυλαμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=CHNH₂OH.
1-ιμινοαιθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃C(=NH)OH.
2-ιμινοαιθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο HN=CHCH₂OH.
Αιθανυδροξυλιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH=NOH.
Μεθυλιμινομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃Ν=CHOH.
Μεθυλενιμινομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=ΝCH₂OH.
1-μεθοξυμεθανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃OCH=NH.
N-μεθοξυμεθανιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=NOCH₃.
Νιτρωδαιθάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂NO.
Αμιναιθανάλη με σύντομο συντακτικό τύπο Η₂NCH₂CHO.
Αιθαναμίδιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CONH₂.
2,N-εποξυαιθαναμίνη ή 1,2-οξαζετιδίνη.
1,1'-εποξυμεθανομεθυλαμίνη ή 1,3-οξαζετιδίνη.
1,N-εποξυαιθαναμίνη ή 3-μεθυλο-1,2-οξαζιριδίνη.
1,N-εποξυμεθανομεθυλαμίνη ή Ν-μεθυλο-1,2-οξαζιριδίνη.
1,2-εποξυαιθαναμίνη ή αμινοξιράνιο.
1,2-επαζαιθανόλη ή υδροξυαζιριδίνη.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[2]^[3]
Ν-H	σ	2sp³-1s	101,7 pm	17% N^- H⁺
C_#1'-H	σ	2sp³-1s	109 pm	3% C^- H⁺
C_#1-H	σ	2sp²-1s	107 pm	3% C^- H⁺
C=O	σ	2sp²-2sp²	134 pm	19% C⁺ O^-
	π	2p-2p
C_#1'-N	σ	2sp³-2sp³	151 pm	6% C⁺ N^-
C_#1-N	σ	2sp²-2sp³	149 pm	6% C⁺ N^-
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο^[4]
O	-0,38
N	-0,29
C_#1'	-0,03
Η (H-C)	+0,03
Η (H-N)	+0,17
C_#1	+0,41

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με φορμυλίωση μεθαναμίνης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθανοϋλοαλογονίδιου (HCOX) σε μεθαναμίνη παράγεται N-μεθυλομεθαναμίδιο^[5]:

$\mathrm {HCOX+2CH_{3}NH_{2}{\xrightarrow {}}HCONHCH_{3}+CH_{3}NH_{3}X}$

Με αμινόλυση μεθανικού αλκυλεστέρα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθαναμίνης σε κάποιο μεθανικό αλκυλεστέρα (HCOOR) παράγεται N-μεθυλομεθαναμίδιο

$\mathrm {HCOOR+CH_{3}NH_{2}{\xrightarrow {}}HCONHCH_{3}+ROH}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υδρόλυση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το Ν-μεθυλομεθαναμίδιο υδρολύεται σχηματίζοντας μεθανικό οξύ και μεθαναμίνη^[6]:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+H_{2}O{\xrightarrow {}}HCOOH+CH_{3}NH_{2}}$

Η αντίδραση καταλύεται από την ύπαρξη οξέων ή βάσεων. Ο ιονισμός των προϊόντων εξαρτάται από το pH. Σε όξινο pH παράγεται HCOOH και CH₃NH₃⁺. Σε αλκαλικό παράγεται HCOO^- και CH₃NH₂. Σε κάποια ενδιάμεση περιοχή παράγεται HCOONH₃CH₃ (δηλαδή έχουμε ιονισμό και των δύο).

Αμφολυτική συμπεριφορά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση ισχυρών οξέων ή ισχυρών βάσεων σχηματίζει αντίστοιχα άλατα^[7]. Π.χ.:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+HCl{\xrightarrow {}}HCO(NH_{2}Cl)CH_{3}}$
$\mathrm {HCONHCH_{3}+NaNH_{2}{\xrightarrow {}}HCOONNa)CH_{3}+NH_{3}}$

Απαζώτωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτρώδους οξέος (HNO₂) παράγεται μεθανικός μεθυλεστέρας και άζωτο^[8]:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+HNO_{2}{\xrightarrow {}}HCOOCH_{3}+N_{2}\uparrow }$

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδρογόνου ή λιθιοαργιλλιοϋδρίδιου σε Ν-μεθυλομεθαναμίδιο παράγεται N-μεθυλομεθαναμίνη^[9]:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+H_{2}{\xrightarrow {Ni}}CH_{3}NHCH_{3}+H_{2}O}$
$\mathrm {2HCONHCH_{3}+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}2CH_{3}NHCH_{3}+LiAlO_{2}}$

Αποικοδόμηση Hofmann[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υποβρωμιούχου καλίου (BrOK) το Ν-μεθυλομεθαναμίδιο αποικοδομείται σε μεθαναμίνη και ανθρακικό κάλιο^[10]:

$\mathrm {HCONHCH_{3}+BrOK{\xrightarrow {}}CH_{3}NH_{2}+K_{2}CO_{3}}$

Το υποβρωμιούχο κάλιο παράγεται συνήθως επιτόπου («in situ»), με την επίδραση υδροξειδίου του καλίου (KOH) σε στοιχειακό βρώμιο:

$\mathrm {Br_{2}+2KOH{\xrightarrow {}}2BrOK}$

Σημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Hansjörg Bipp and Heinz Kieczka "Formamides" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002. doi:10.1002/14356007.a12_001
↑ Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το Table of periodic properties of thε Elements, Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 34.
↑ LeBlanc, Jr., O. H.; Laurie, V. W.; Gwinn, W. D. “Microwave Spectrum, Structure, and Dipole Moment of Formyl Fluoride” The Journal of Chemical Physics 1960, volume 33, pp. 598-600.
↑ Υπολογισμένο βάσει του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 296, §13.2.Γ1.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 302, §13.6.1.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.3-4.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.5.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.6.
↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.7.

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
Ν.Α. Πετάση: Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας, 1982
Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.

[NMF-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 Hansjörg Bipp and Heinz Kieczka "Formamides" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002. doi:10.1002/14356007.a12_001

[2] Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το Table of periodic properties of thε Elements, Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 34.

[3] LeBlanc, Jr., O. H.; Laurie, V. W.; Gwinn, W. D. “Microwave Spectrum, Structure, and Dipole Moment of Formyl Fluoride” The Journal of Chemical Physics 1960, volume 33, pp. 598-600.

[4] Υπολογισμένο βάσει του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα

[5] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 296, §13.2.Γ1.

[6] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 302, §13.6.1.

[7] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.3-4.

[8] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.5.

[9] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.6.

[10] Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.7.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]