Μεθανικός μεθυλεστέρας

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας ή μυρμηκικός μεθυλεστέρας ή φορμικός μεθυλεστέρας είναι οργανική χημική ένωση, με μοριακό τύπο C2H4O2, αν και χρησιμοποιούνται περισσότερο οι πιο αναλυτικοί (ημισυντακτικοί) τύποι: HCO2CH3, HCOOCH3 και HCO2Me. Με βάση το σύστημα κωδικής ονομασίας που ξεκίνησε με τους φθοροχλωράνθρακες, έχει τον κωδικό R-611, ως ψυκτικό μέσο. Είναι ο απλούστερος καρβοξυλικός εστέρας, και πιο συγκεκριμένα, ο μεθυλεστέρας του μεθανικού οξέος. Ο χημικά καθαρός μεθανικός μεθυλεστέρας, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C υπό πίεση 1 atm, είναι διαυγές υγρό, με αιθέρια ευχάριστη οσμή, που σε μερικούς ανθρώπους θυμίζει λεμόνι ή λεμονάδαΣημείωση: Αυτό είναι πιο συνηθισμένο για το μεθανικό αιθυλεστέρα., υψηλή τάση ατμών και χαμηλή επιφανειακή τάση. Αποτελεί πρόδρομη ένωση για πολλές άλλες χημικές ενώσεις, κάποιες από τις οποίες έχουν εμπορικό ενδιαφέρον.Werner Reutemann and Heinz Kieczka "Formic Acid" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. 

 Ισομέρεια 

Με βάση το μοριακό τύπο του, C2H4O2, ο μεθανικός μεθυλεστέρας είναι ένας από τους «τυπικούς» υδατάνθράκες (δηλαδή τις ενώσεις που έχουν την αναλογία ατόμων υδρογόνου - οξυγόνου 2:1, που έχει και το νερό, αλλά χωρίς να είναι πραγματικά σάκχαρα). Ακόμη, με βάση τον ίδιο τύπο, ο μεθανικός μεθυλεστέρας έχει τα ακόλουθα εννέα (9) ισομερή θέσης:
 Βινυλυδροϋπεροξείδιο με ημισυντακτικό τύπο CH2=CHO2H.
 1,1-αιθενοδιόλη με ημισυντακτικό τύπο CH2=C(OH)2.
 1,2-αιθενοδιόλη με ημισυντακτικό τύπο HOCH=CHOH [σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή].
 Υδροξυαιθανάλη με ημισυντακτικό τύπο HOCH2CHO.
 Αιθανικό οξύ με ημισυντακτικό τύπο CH3COOH ή CH3CO2H.
 1,2-διοξετάνιο με γραμμικό τύπο 50 px
 1,3-διοξετάνιο με γραμμικό τύπο 50 px
 Μεθυλοδιοξιράνιο με γραμμικό τύπο 50 px
 Οξιρανόλη με γραμμικό τύπο 50 px

 Δομή 

ΔεσμοίΤα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.Δεσμόςτύπος δεσμούηλεκτρονική δομήΜήκος δεσμούΙονισμόςC#1'-Hσ2sp3-1s109 pm3% C- H+C#1-Hσ2sp2-1s106 pm3% C- H+C=Oσ2sp2-2sp2132 pm19% C+ O-π2p-2pC#1-Oσ2sp2-2sp3147 pm19% C+ O-C#1'-Oσ2sp3-2sp3150 pm19% C+ O-ΓωνίεςHC#1'H109°28'HC#1'O109°28'HC#1O120°C#1OO120°OC#1O120°COC104,45°Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίοΥπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα Ο (-O-)-0,38Ο (=O)-0,38Η (HC)+0,03C#1'+0,10C#1+0,54

 Παραγωγή 

 Βιομηχανική μέθοδος 

Η βιομηχανία συνήθως προτιμά την αντίδραση μεθανόλης (CH3OH) και μονοξειδίου του άνθρακα (CO), παρουσία μιας ισχυρής βάσης, συνήθως του μεθανολικού νατρίου (CH3ONa)Process Economics Reports, Review 88-1-1, Process Economics Program, SRI Consulting, California, 1999:

Η μέθοδος αυτή δίνει καλύτερα αποτελέσματα όταν χρησιμοποιούνται όσο το δυνατό πιο ξηρά αντιδραστήρια, γιατί ο καταλύτης της είναι ευαίσθητος στην παρουσία νερού (H2O)W. Couteau, J. Ramioulle, US Patent US4216339.

 Εργαστηριακές μέθοδοι 

 Εστεροποίηση 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση εστεροποίησης μεθανόλης (CH3OH) και μεθανικού οξέος (HCOOH) σε όξινο περιβάλλονΩς μέσο οξίνισης χρησιμοποιείται συνήθως το θειικό οξύ (H2SO4), για να απορροφά το παραγόμενο νερό (H2O) και έτσι να μετακινεί το σημείο ισορροπίας της αμφίδρομης αντίδρασης προς τα δεξιά, και έτσι να την κάνει πρακτικά μονόδρομη:Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1.:

 Αλκυλίωση 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση αλκυλίωσης μεθανικού νατρίου (HCOONa) με μεθυλαλογονίδιο (CH3X)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α2.:

 Ακυλίωση 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας μπορεί να παραχθεί με αντίδραση ακυλίωσης μεθανόλης (CH3OH), με τις ακόλουθες χημικές ενώσειςΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α3.:

1. Με φορμυλαλογονίδιο (HCOX):

2. Με ανθρακικό οξύ (H2CO3):

3. Με άλλον μεθανικό αλκυλεστέρα (μετεστεροποίηση, HCOOR):

 Χημικές ιδιότητες 

 Σαπωνοποίηση 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση σαπωνοποίησης με υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), σχηματίζοντας μεθανικό νάτριο (HCOONa) και μεθανόλη (CH3OH)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.1.:

 Μετεστεροποίηση 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση μετεστεροποίησης με αλκοόλη (ROH), σχηματίζοντας μεθανικό αλκυλεστέρα και μεθανόληΑσκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.2.:

 Αμμωνιόλυση 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση αμμωνιόλυσης με αμμωνία (NH3), σχηματίζοντας μεθαναμίδιο (HCONH2) και μεθανόλη (CH3OH)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.3, προσαρμογή για αμινόλυση.:

 Αμινόλυση 
Πρόκειται για μια παραλλαγή της αμμωνιόλυσης, κατά την οποία χρησιμοποιείται πρωτοταγής ή δευτεροταγής αμίνη (RNH2 ή R2NH, με όχι υποχρεωτικά ίδια τα R), αντί αμμωνίας, σχηματίζοντας N-αλκυλομεθαναμίδιο (HCONHR) ή N,N-διαλκυλομεθαναμίδιο (HCONR2), αντιστοίχως, αντί μεθαναμιδίου:

 Επίδραση οργανομαγνησιακών ενώσεων 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντίδραση επίδρασης οργανομαγνησιακών ενώσεων (RMgX), σχηματίζοντας αλδεΰδη (RCHO) και μεθυλομαγνησιοαλογονίδιο (CH3OMgX)Το τελευταίο με υδρόλυση σχηματίζει μεθανόλη (CH3OH).Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 306, §13.7.4.:

 Αναγωγή 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας μεθανόλη (CH3OH)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.5.:

1. Με νάτριο (Na) και αιθανόλη (CH3CH2OH):

2. Με διυδρογόνο (H2) και νικέλιο (Ni):

3. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):

 Συμπύκνωση 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας δίνει χημική αντίδραση συμπύκνωσης με επίδραση νατρίου σε απρωτικούς διαλύτες, σχηματίζοντας αιθανοδιάλη και μεθανολικό νάτριο (CH3ONa)Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 307, §13.7.7α.:

 Χλωρίωση 
Από μεθανικό μεθυλεστέρα και χλώριο, παρουσία υπεριώδους ακτινοβολίας (UV), παράγεται διφωσγένιο:

 Εφαρμογές 

Ο μεθανικός μεθυλεστέρας χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή μεθαναμίδιου (HCONH2), διμεθυλομεθαναμίδιου [HCON(CH3)2] και μεθανικού οξέος. Χρησιμοποιείται ακόμη ως εντομοκτόνο, καθώς και για την παρασκευή διαφόρων φαρμακευτικών προϊόντων. Χρησιμοποιήθηκε ακόμη ως προωθητικό αέριο αφρού, αφού έχει μηδενικό δυναμικό καταστροφής όζοντος και μηδενικό δυναμικό παγκόσμιας θέρμανσης, αντικαθιστώντας άλλα προωθητικά, όπως φθοροχλωράνθρακες, με βλαβερά αντίστοιχα δυναμικάUnited Nations Environment Program Rigid and Flexible Foams Technical Options Committee 2006 Assessment report. http://ozone.unep.org/teap/Reports/FTOC/ftoc_assessment_report06.pdf .

Για την ιστορία, μια παλαιότερη εφαρμογή του μεθανικού μεθυλεστέρα, που μερικές φορές τραβάει την προσοχή, είναι ως ψυκτικό σε κάποια μοντέλα (οικιακών) ψυγείων όπως το διάσημο GE Monitor Top, πριν αντικατασταθεί από λιγότερο τοξικά ψυκτικά υγρά, ως εναλλακτικό έναντι του διοξειδίου του θείου (SO2).

 Πηγές 

 Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
 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
 Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
 Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
 Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.

 Αναφορές και παρατηρήσεις 

Κατηγορία:Καρβοξυλικοί εστέρες
Κατηγορία:Τυπικοί υδατάνθρακες
Κατηγορία:C2
Κατηγορία:Ψυκτικά