Діазометан

Діазометан
Назва за IUPAC	Діазометан
Систематична назва	Діазометан
Інші назви	Азиметан, Діазирин
Ідентифікатори
Номер CAS	334-88-3
Номер EINECS	206-382-7
Номер EC	006-068-00-8
KEGG	C19387
Назва MeSH	D02.172.383.383
ChEBI	73716
RTECS	PA7000000
SMILES	C=[N+]=[N-]
InChI	InChI=1S/CH2N2/c1-3-2/h1H2
Номер Бельштейна	102415
Властивості
Молекулярна формула	CH2N2
Молярна маса	42.041 г/моль
Молекулярна маса	42.04 а. о. м.
Зовнішній вигляд	Жовтий газ
Тпл	-145 °C
Ткип	-23 °C
Термохімія
Ст. ентропія So 298	242.9 Дж/(моль•К)
Теплоємність, co p	52.5 Дж/(моль•К)
Небезпеки
УГС піктограми
УГС формулювання небезпек	H350
УГС запобіжних заходів	P201, P202, P281, P308+P313, P405, P501
Класифікація ЄС	Токсичний T
R-фрази	R45
S-фрази	S45, S53
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Діазометан — це найпростіша діазосполука. Хімічна формула — ${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{N}{\phantom{A}}_2}$.

Азот у молекулі діазометану заряджений позитивно. Її будову можна зобразити як Неможливо розібрати вираз (синтаксична помилка): {\displaystyle \ce{CH2- -N+#N}} або як ${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2=\mathrm{N}{\phantom{A}}^{+}=\mathrm{N}{\phantom{A}}^{-}}$. Насправді негативний заряд розподілений між CH₂ та N, при чому на групі CH₂ негативного заряду трохи більше. Тому кратність зв'язку C-N трохи менша за 3/2, а зв'язку N-N — трохи більша за 5/2.

Молекула має лінійну будову. Довжина зв'язку CN — 134 пм, зв'язку N-N — 113 пм.

За звичайних умов діазометан є жовтим газом. Температура плавлення — -145 °С, температура кипіння — -23 °С. Ентальпія утворення — 192,5 кДж/моль, ентропія — 242,9 Дж/(моль·К).

Діазометан хімічно дуже активний. Проявляє основні та нуклеофільні властивості, є метилюючим агентом. Може реагувати з речовинами, в яких є рухливий атом водню — водою, кислотами. Для взаємодії зі спиртами потрібен каталізатор:

${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{N}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}\mathrm{X}⟶\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{X}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2}$

Реакція йде наступним чином: спочатку заряд CH₂ дорівнює -1/2, а заряд N₂ — +1/2. Протон приєднується до CH₂, утворюючи катіон ${\displaystyle \mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^1{}^{/}{\phantom{A}}^{2+}\mathrm{N}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^1{}^{/}{\phantom{A}}^{2+}}$. Потім від нього відщеплюється молекула азоту, залишаючи CH₃⁺. В кінці до нього приєднується X^-.

Як нуклеофіл, може приєднуватися до альдегідів та кетонів. При взаємодії з формальдегідом утворюється ацетальдегід. При взаємодії з іншими альдегідами утворюються кетони:

${\displaystyle \mathrm{H}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{H}+\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{N}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2}$

Неможливо розібрати вираз (синтаксична помилка): {\displaystyle \ce{R-CO-H +CH2N2 ->R-CH(O)- -CH2-N+#N ->R-CO-CH3 +N2}}

Коли він взаємодіє з кетонами, один з радикалів переходить до CH₂:

При нагріванні розкладається на азот та карбен, який може легко приєднуватись до подвійних зв'язків, утворюючи тричленні цикли:

Взаємодія з бензеном призводить до розширення циклу й утворення циклогептатриєну. При взаємодії з циклічними кетонами також відбувається розширення циклу^[1]:

Вперше діазометан був відкритий Г. Пехманом у 1894 році. Він отримав його при взаємодії гідразину та трихлорметану у лужному середовищі:

${\displaystyle \mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2-\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{N}{\phantom{A}}_2+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}$

Найкраще отримувати діазометан зі сполук, що містять замісники з - I-ефектом у α-положені до аміногрупи, наприклад, алкілсечовини, алкілуретанів. З них отримують їх N-нітрозопохідні. Метилсечовину також отримують з метиламіну та Cl-CO-NH₂:

${\displaystyle \mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{l}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}}{\to }\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{N}\mathrm{H}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}}$ (Реакція йде у лужному середовищі через виділення кислоти)

${\displaystyle \mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{N}\mathrm{H}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{N}(\mathrm{N}\mathrm{O})-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}$

${\displaystyle \mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{N}(\mathrm{N}\mathrm{O})-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}-\mathrm{N}{\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}$

Замість N-метилсечовини можна також використати метилуретан CH₃-NH-CO-OC₂H₅.

1. Diazomethane | CH2N2 - PubChem [Архівовано 27 жовтня 2020 у Wayback Machine.]
2. Диазометан — физико-химические свойства | CHEMBD.NET
3. ICSC 1256

1. Ластухін Ю. О., Воронов С. А. Органічна хімія. — 3-є. — Львів : Центр Європи, 2006. — 864 с. — ISBN 966-7022-19-6.
2. О. Я. Нейланд. Органическая химия. — М.: Высшая школа, 1990. — 751 с. — 35 000 экз. — ISBN 5-06-001471-1.