Διμεθυλοσιλάνιο

Το διμεθυλοσιλάνιο (αγγλικά dimethylsilane) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και πυρίτιο, με μοριακό τύπο C2H8Si, αν και συνήθως παριστάνεται από τους ημισυντακτικούς του τύπους, (CH3)2SiH2 και CH3SiH2CH3, ή ακόμη συντομογραφικά Me2SiH2. Είναι ένα αλκυλοσιλάνιο. Το χημικά καθαρό διμεθυλοσιλάνιο, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι εύφλεκτο αέριο, που σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα με τον αέρα. Χρησιμοποιείται για χημική απόθεση ατμών, από τη βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών.

 Από τις παραπάνω ονομασίες: Η ονομασία «διμεθυλοσιλάνιο» προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί διυποκατεστημένο σιλάνιο (SiH4), δηλαδή δύο άτομα υδρογόνου έχουν αντικατασταθεί από δύο μεθύλια(CH3). Η ονομασία «(μεθυλοσιλυλο)μεθάνιο» δεύτερη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο μεθάνιο (CH4), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από μεθυλοσιλύλιο (CH3SiH2). Η ονομασία «2-σιλαπροπάνιο» προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», σύμφωνα με την οποία η ένωση θεωρείται προπάνιο (CH3CH2CH3) στο οποίο έχει αντικατασταθεί το άτομο άνθρακα (C) #2 από πυρίτιο (Si). Με βάση το μοριακό τύπο του, C2H8Si, έχει ένα ισομερές θέσης: το αιθυλοσιλάνιο. Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του προπανίου. Ωστόσο οι δεσμοί C-Si και Si-Η είναι πολωμένοι κατά την έννοια Cδ--Siδ+ και Siδ+-Hδ-, 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). Το διμεθυλοσιλάνιο μπορεί να παραχθεί σε ποσοτκή απόδοση με επίδραση διχλωροσιλανίου (SiH2Cl2) σε περίσσεια ατμών διμεθυλοψευδαργύρου [Zn(CH3)2]. Το διμεθυλοσιλάνιο μπορεί να παραχθεί, επίσης, με αναγωγή διμεθυλοδιχλωροσιλανίου [(CH3)2SiCl2], με κάποιο κατάλληλο αναγωγικό μέσο, όπως το λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4): Με επίδραση μεθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH3MgI) σε διχλωροσιλάνιο (SiH2Cl2) παράγεται διμεθυλοσιλάνιο: Με επίδραση μεθυλολιθίου (CH3Li) σε διχλωροσιλάνιο (SiH2Cl2) παράγεται διμεθυλοσιλάνιο: Το διμεθυλοσιλάνιο έχει ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες, καθώς συνδυάζει τη συμπεριφορά καρβιδίου με εκείνη υδριδίου. 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 SN2 και SNi. Στην πρώτη περίπτωση σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [CH3SiH3Nu]- 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 διμεθυλοσιλάνιο είναι η ακόλουθη:. Με ANu συμβολίζεται πυρηνόφιλο αντιδραστήριο. Ο ρόλος του BF3 είναι να σχηματίζει το ενδιάμεσο σύμπλοκο [ANu-BF3] και διευκολύνει την ενεργοποίηση του ANu. Παραδείγματα: Διμεθυλοσιλανόλη 1. Με επίδραση νερού (H2O) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και διμεθυλοσιλανόλη A = H, Nu = OH.2. Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στην αλκοόλη αλκάνιο (RH) και διμεθυλοσιλανόλη A = R, Nu = OH. Αλκοξυδιμεθυλοσιλάνιο Με επίδραση αιθέρα (ROR) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκοξυδιμεθυλοσιλάνιο [(CH3)2SiHOR] A = R, Nu = OR. Αλκινυλοδιμεθυλοσιλάνιο Με επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αλκινυλοδιμεθυλοσιλάνιο [(CH3)2SiHC ≡ CR] A = H, Nu = RC ≡ C. Διμεθυλοκαρβαλκοξυσιλάνιο Με επίδραση εστέρα (RCOOR) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και διμεθυλοκαρβαλκοξυσιλάνιο [(CH3)2SiHOOCR, εστέρας της διμεθυλοσιλανόλης] A = R, Nu = RCOO. Διμεθυλοσιλανονιτρίλιο Με επίδραση νιτριλίων (RCN) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και διμεθυλοσιλανονιτρίλιο A = R, Nu = CN. Αλκυλοδιμεθυλοσιλάνιο Με επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και αλκυλοδιμεθυλοσιλάνιο [(CH3)2SiHR] A = Na, Nu = R. Διμεθυλοσιλανοθειόλη Με επίδραση θειόλης (RSH) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στη θειόλη αλκάνιο (RH) και διμεθυλοσιλανοθειόλη A = R, Nu = SH. Αλκυλοθειοδιμεθυλοσιλάνιο Με επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκυλοθειοδιμεθυλοσιλάνιο [(CH3)2SiHSR] A = R, Nu = SR. Διμεθυλοσιλιλαλογονίδιο Με επίδραση αλκυλαλογονίδιου (RX) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο αλκάνιο (RH) και διμεθυλοσιλυλοχλωρίδιο [(CH3)2SiHΧ] A = R, Nu = X. Διμεθυλοσιλαναμίνες 1. Με επίδραση αμμωνίας (NH3) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και διμεθυλοσιλαναμίνη: A = H, Nu = NH2.2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH2) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν-αλκυλοδιμεθυλοσιλαναμίνη [(CH32)SiHNHR]: A = Η, Nu = RNH.3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R2NH) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν,N-διαλκυλοδιμεθυλοσιλαναμίνη [(CH3)2SiHNR2]: A = Η, Nu = R2N. 1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθένιο δίνει διμεθυλοσιλυλαιθάνιο: 2. Προσθήκη σε τριπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθίνιο δίνει διμεθυλοσιλυλαιθένιο: 3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο δίνει (2-βουτενυλο)διμεθυλοσιλάνιο: 4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει διμεθυλοπροπυλοσιλάνιο: 5. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με οξιράνιο δίνει αιθοξυδιμεθυλοσιλάνιο: Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται μείγμα αιθυλομεθυλοσιλάνιου (CH3CH2SiH2CH3) και τριμεθυλοσιλάνιου [(CH3)3SiH): 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