Hispanopedia WikiEl metileno (nombre IUPAC: metilideno , también llamado carbeno o meteno ) es un compuesto orgánico con la fórmula química CH₂ (también escrito [ CH₂ ] y que no debe confundirse con el hidrógeno comprimido , que también se denota como CH₂ ) . Es un gas incoloro que fluoresce en el rango del infrarrojo medio y solo persiste en dilución o como aducto .
El metileno es el carbeno más simple . [ 3 ] [ 4 ] Generalmente se detecta solo a temperaturas muy bajas o como un intermedio de corta duración en reacciones químicas . [ 5 ]
Nomenclatura
El nombre trivial carbeno es el nombre IUPAC preferido . [ 2 ] Los nombres sistemáticos metilideno y dihidridocarbono, nombres IUPAC válidos , se construyen de acuerdo con las nomenclaturas sustitutiva y aditiva, respectivamente.
El metilideno se considera metano al que se le han eliminado dos átomos de hidrógeno. Por defecto, este nombre no tiene en cuenta la radicalidad del grupo metileno. Sin embargo, en un contexto donde sí se considera la radicalidad, también puede referirse al estado excitado no radical , mientras que el estado fundamental radical con dos electrones desapareados se denomina metanodiilo.
El término metileno también se utiliza como nombre común para los grupos sustituyentes metanodiilo ( >(CH 2 ) ) y metilideno ( =CH 2 ). Fue introducido ya en 1835 por los químicos franceses Jean-Baptiste Dumas y Eugene Peligot tras determinar la estructura química del metanol . Lo denominaron del griego μέθυ ( methy ) «vino» y ὕλη ( hȳlē ) «bosque, leña, materia» con la intención de resaltar sus orígenes, «alcohol hecho de madera (sustancia)». [ 6 ]
Grupo metilideno
Un grupo metilideno es cualquier parte de una molécula que consta de un grupo =CH₂ . [ 7 ]
En cambio, el metileno está conectado al resto de la molécula mediante dos enlaces simples . [ 8 ] La distinción suele ser importante, porque el doble enlace es químicamente diferente de dos enlaces simples.
El mismo nombre (metilideno) se usó para la molécula distinta CH₂ , también conocida como carbeno . [ 9 ] Anteriormente , el nombre metileno se usaba para los tres isómeros (metileno, metilideno y carbeno).
Muchos compuestos orgánicos se nombran y clasifican como si fueran el resultado de sustituir un grupo metilideno por dos átomos de hidrógeno adyacentes de alguna molécula precursora (aunque en realidad no se obtienen de esa manera). Así, por ejemplo, el metilenociclopropeno recibe su nombre del ciclopropeno .
Preparación
El metileno se puede preparar por descomposición de compuestos con un grupo metilideno o metanodiilo, como el ceteno (etenona) ( CH₂ =CO ), el diazometano (lineal CH₂ =N₂ ) , la diazirina (cíclica [ −CH₂ − N=N−] ) y el diyodometano ( I−CH₂ − I ). La descomposición se puede efectuar por fotólisis , reactivos fotosensibilizados (como la benzofenona ) o descomposición térmica. [ 5 ] [ 10 ] El metileno se puede producir por fotólisis del diazometano . [ 11 ] En su espectro ultravioleta , el metileno gaseoso absorbe alrededor de 141,5 nm. Se ha demostrado que tiene un ángulo de enlace de aproximadamente 140°. [ 12 ]
Las reacciones del metileno también se estudiaron alrededor de 1960 mediante espectroscopia infrarroja utilizando experimentos de aislamiento en matriz . [ 13 ] [ 14 ]
Propiedades químicas
Carácter radical
Muchos de los estados electrónicos del metileno se encuentran relativamente cerca unos de otros, dando lugar a diversos grados de química radicalaria. El estado fundamental es un radical triplete con dos electrones desapareados ( ~ X 3 B 1 ), y el primer estado excitado es un no radical singlete ( ã 1 A 1 ). Con el no radical singlete únicamenteA 38 kJ por encima del estado fundamental, una muestra de metileno existe como una mezcla de estados electrónicos incluso a temperatura ambiente, dando lugar a reacciones complejas. [ 10 ] Por ejemplo, las reacciones del radical triplete con especies no radicales generalmente implican abstracción, mientras que las reacciones del no radical singlete no solo implican abstracción, sino también inserción o adición.
- [ CH 2 ] 2• ( ~ X 3 B 1 ) + + H 2 O → [ CH 3 ] • + [ HO] •
- [ CH 2 ]( ã 1 A 1 ) + H 2 O → H 2 CO + H 2 (o H 3 COH)
El estado singlete también es más estereoselectivo que el triplete. [ 10 ]
El metileno se autopolimeriza espontáneamente para formar diversos oligómeros excitados, el más simple de los cuales es la forma excitada del alqueno etileno . Los oligómeros excitados se descomponen en lugar de regresar a un estado fundamental. Por ejemplo, la forma excitada del etileno se descompone en acetileno e hidrógeno atómico. [ 10 ]
- 2 CH 2 → H 2 CCH • 2 → HCCH + 2 H
El metileno excitado y no solvatado formará oligómeros estables en estado fundamental.
- 2 CH • 2 → H 2 CCH 2
Estructura
El estado fundamental del metileno tiene una energía de ionización de10,396 eV . Tiene una configuración angular, con un ángulo H−C−H de 133,84°, y por lo tanto es paramagnético . La predicción correcta de este ángulo fue un éxito temprano de los métodos de química cuántica ab initio . La conversión a una configuración lineal requiere solo5,5 kcal/mol . [ 10 ]
El estado singlete tiene una energía ligeramente mayor (aproximadamente9 kcal/mol ) que el estado triplete, y su ángulo H−C−H es menor, aproximadamente 102°. En mezclas diluidas con un gas inerte, los dos estados se convertirán entre sí hasta alcanzar el equilibrio. [ 10 ]
Reacciones químicas
Química orgánica
Los complejos de metileno neutros experimentan diferentes reacciones químicas según el carácter pi del enlace coordinado con el átomo de carbono. Una contribución débil, como en el diazometano, produce principalmente reacciones de sustitución, mientras que una contribución fuerte, como en la etenona , produce principalmente reacciones de adición. Al tratarlos con una base estándar, los complejos con una contribución débil se convierten en un metóxido metálico. Con ácidos fuertes (por ejemplo, ácido fluorosulfúrico ), pueden protonarse para dar CH₃L⁺ . La oxidación de estos complejos produce formaldehído, y la reducción produce metano.
El metileno libre experimenta las reacciones químicas típicas de un carbeno . Las reacciones de adición son muy rápidas y exotérmicas. [ 15 ]
Cuando la molécula de metileno se encuentra en su estado de energía más baja , los electrones de valencia desapareados están en orbitales atómicos separados con espines independientes , una configuración conocida como estado triplete .
El metileno puede ganar un electrón produciendo un anión monovalente metanidilo ( CH • −2 ), que puede obtenerse como la sal de tetrametilamonio ( (CH3 ) 4N + ) por la reacción de fenilsodio ( C6H5Na ) con bromuro de tetrametilamonio ( ( CH3 ) 4N + Br− ) . [ 5 ] El ion tiene geometría angular, con un ángulo H−C−H de aproximadamente 103 °. [ 10 ]
Reacciones con compuestos inorgánicos
El metileno también es un ligando común en compuestos de coordinación , como el metileno de cobre CuCH₂ . [ 16 ]
El metileno puede unirse como ligando terminal, que se denomina metilideno , o como ligando puente, que se denomina metanodiilo .
En la cultura popular
La fórmula de la molécula de metileno ( CH₂ ) fue mencionada en tono humorístico por el personaje del Pato Donald en una historieta de Disney de 1944 titulada « El químico loco» , de Carl Barks . En ese mismo sentido, la historieta fue posteriormente citada en la literatura científica por Peter Gaspar y George S. Hammond . [ 17 ] [ 18 ] La historieta ha sido citada en otras fuentes desde entonces, incluyendo un libro de texto de química orgánica ampliamente utilizado por Robert Morrison y Robert Boyd. [ 19 ]
Véase también
Referencias
- 1 2 "metanodiilo (CHEBI:29357)" . Entidades químicas de interés biológico . Reino Unido: Instituto Europeo de Bioinformática. 14 de enero de 2009. Nombres IUPAC . Consultado el 2 de enero de 2012 .
- 1 2 Henri A. Favre; Warren H. Powell (2014). Nomenclatura de la química orgánica : recomendaciones de la IUPAC y nombres preferidos 2013. Cambridge, Inglaterra: Royal Society of Chemistry. pág. 1054. ISBN 978-0-85404-182-4.
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- ^ Dumas, J.; Péligot, E. (1835). "Mémoire sur l'espirit de bois et sur les divers composés ethérés qui en proviennent" [ Memoria sobre el alcohol de madera y sobre los diversos compuestos etéreos que de él se derivan ] . Annales de chimie et de physique (en francés). 58 : 9.
Nous donnerons le nom de méthylène (1) à un radical… (1) μεθυ, vin, et υλη, bois; c'est-à-dire vin ou liqueur Spiritueuse du bois.
[ Daremos el nombre de "metileno" (1) a un radical… (1) methy, vino, y hulē, madera; es decir, vino o aguardiente de madera. ] - ↑ "metilideno (nombre IUPAC preferido)" (PDF) . pág. 314.
- ↑ "metileno (nombre preferido de la IUPAC)" (PDF) . pág. 58.
- ↑ "metilideno (nombre preferido de la IUPAC)" (PDF) . pág. 921.
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hasta donde sabemos, aún no se han llevado a cabo, se encuentra uno de naturaleza sumamente intrigante sugerido en la literatura hace no menos de 19 años (91). [La nota al pie 91 cita el número correspondiente de
Walt Disney's Comics and Stories
.]
- ↑ Cómics e historias de Walt Disney , n.º 44 (1944). " Si mezclo CH₂ con NH₄ y hiervo los átomos en niebla osmótica, debería obtener nitrógeno moteado. "
- ↑ Morrison, Robert Thornton; Boyd, Robert Neilson (1973). Química orgánica . Allyn and Bacon. ISBN 978-0-205-04136-7.
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