Μεθυλογερμανάνιο

Το **μεθυλογερμανάνιο** (αγγλικά: *methylgermane*) είναι οργανική ένωση που περιέχει άνθρακα, γερμάνιο και υδρογόνο, με μοριακό τύπο είναι **CH<sub>6</sub>Ge**, αν και αποδίδεται επίσης αναλυτικότερα με τον ημισυντακτικό του τύπο **CH<sub>3</sub>GeH<sub>3</sub>**. Είναι η απλούστερη οργανική ένωση του γερμανίου.

## Ονοματολογία
Από τις παραπάνω αναφερθείσες ονομασίες:
# Η πρώτη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο γερμανάνιο (GeH4), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από μεθύλιο (-CH3).
# Η δεύτερη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο μεθάνιο (CH4), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από γερμανύλιο (-GeH3).
# Η τρίτη είναι ονομασία που προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», δηλαδή αιθάνιο (CH3CH3) στο οποίο έχει αντικατασταθεί ένα άτομο άνθρακα (C) από γερμάνιο (Ge).

## Δομή

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του αιθανίου. Ωστόσο οι δεσμοί C-Ge και Ge-Η είναι πολωμένοι κατά την έννοια Cδ--Geδ+ και Geδ+-Hδ-, αντίστοιχα, γιατί το γερμάνιο έχει μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα (2,01 κατά Paouling) και από τον άνθρακα (2,55 κατά Paouling) και από το υδρογόνο (2,20 κατά Paouling).

## Παραγωγή

### Με οργανομαγνησιακή ένωση

Με επίδραση μεθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH3MgI) σε γερμανυλοχλωρίδιο (GeH3Cl) παράγεται μεθυλογερμανάνιο:

\mathrm{CH_3I + Mg \xrightarrow CH_3MgI \xrightarrow{+GeH_3Cl} CH_3GeH_3 + MgClI \downarrow}


### Με μεθυλένιο

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε γερμανάνιο (GeH4) παράγεται μεθυλογερμανάνιο:

\mathrm{GeH_4 + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} CH_3GeH_3 + KCl + H_2O}


### Με μεθυλολίθιο και γερμανυλοχλωρίδιο

Με επίδραση μεθυλολιθίου (CH3Li) σε γερμανυλοχλωρίδιο (GeH3Cl) παράγεται μεθυλογερμανάνιο:

\mathrm{CH_3X + 2Li \xrightarrow[|Et_2O|, -10^oC]{-LiX} CH_3Li \xrightarrow{+ GeH_3Cl} CH_3GeH_3 + LiCl}


### Με καταλυτική υδρογόνωση μεθυλενογερμανανίου

Με καταλυτική υδρογόνωση μεθυλενογερμανάνιου (CH2=GeH2) παράγεται μεθυλογερμανάνιο:

\mathrm{
CH_2=GeH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} CH_3GeH_3
}


## Χημική συμπεριφορά και παράγωγα

Το μεθυλογερμανάνιο έχει ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες, καθώς συνδυάζει τη συμπεριφορά καρβιδίου με εκείνη υδριδίου μεταλλοειδούς.

### Πυρηνόφιλη υποκατάσταση

Διάφορα πυρηνόφιλα (Nu-) αντιδραστήρια, διασπούν, ανάλογα με τις συνθήκες, το δεσμό C-Ge ή έναν από τους δεσμούς Ge-Η (πιο εύκολα). Οι μηχανισμοί που επικρατούν είναι οι SN2 και SNi. Στην πρώτη περίπτωση σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [CH3GeH3Nu]- με δομή τριγωνικής διπυραμίδας, αφού το γερμάνιο μπορεί να αξιοποιεί και τα 4d τροχιακά του με υβριδισμό 4sp3d. Η γενική μορφή της πυρηνόφιλης υποκατάστασης υδρογόνου σε μεθυλογερμανάνιο είναι η ακόλουθη:.

\mathrm{CH_3GeH_3 + ANu \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2Nu + AH}

* Με ANu συμβολίζεται πυρηνόφιλο αντιδραστήριο.
* Ο ρόλος του BF3 είναι να σχηματίζει το ενδιάμεσο σύμπλοκο [ANu-BF3] και διευκολύνει την ενεργοποίηση του ANu.
* Παραδείγματα:

#### Μεθυλογερμανανόλη

1. Με επίδραση νερού (H2O) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και μεθυλογερμανανόλη
\mathrm{CH_3GeH_3 + H_2O \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2OH + H_2 \uparrow}

* A = H, Nu = OH.

2. Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στην αλκοόλη αλκάνιο (RH) και μεθυλογερμανανόλη

\mathrm{CH_3GeH_3 + ROH \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2OH + RH + 197\;kJ/mole}

* A = R, Nu = OH.

#### Αλκοξυμεθυλογερμανάνιο

Με επίδραση αιθέρα (ROR) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκοξυμεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2OR)
\mathrm{CH_3GeH_3 + ROR \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2OR + RH}

* A = R, Nu = OR.

#### Αλκινυλομεθυλογερμανάνιο

Με επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και αλκινυλομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2C ≡ CR)
\mathrm{CH_3GeH_3 + RC \equiv CH \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2C \equiv CR + H_2 \uparrow}

* A = H, Nu = RC ≡ C.

#### Καρβαλκοξυμεθυλογερμανάνιο

Με επίδραση εστέρα (RCOOR) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και καρβαλκοξυμεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2OOCR, εστέρας της μεθυλογερμανανόλης)
\mathrm{CH_3GeH_3 + RCOOR \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2OOCR + RH}

* A = R, Nu = RCOO.

#### Μεθυλογερμανανονιτρίλιο

Με επίδραση νιτριλίων (RCN) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και κυανομεθυλογερμανάνιο 
\mathrm{CH_3GeH_3 + RCN \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2CN + RH}

* A = R, Nu = CN.

#### Αλκυλομεθυλογερμανάνιο

Με επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και αλκυλομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2R) 
\mathrm{CH_3GeH_3 + RNa \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2R + NaH}

* A = Na, Nu = R.

#### Μεθυλογερμανανοθειόλη

Με επίδραση θειόλης (RSH) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στη θειόλη αλκάνιο (RH) και μεθυλογερμανανοθειόλη

\mathrm{CH_3GeH_3 + RSH \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2SH + RH}

* A = R, Nu = SH.

#### Αλκυλοθειομεθυλογερμανάνιο

Με επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκυλοθειομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2SR)
\mathrm{CH_3GeH_3 + RSR \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2SR + RH}

* A = R, Nu = SR.

#### Μεθυλογερμανιλαλογονίδιο

1. Με επίδραση υδραλογόνου (RX) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και αλομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2Χ)

\mathrm{CH_3GeH_3 + HX \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2X + H_2}

* A = H, Nu = X.

2. Με επίδραση αλκυλαλογονίδιου (RX) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται το αντίστοιχο αλκάνιο (RH) και αλομεθυλογερμανάνιο (CH3GeH2Χ)

\mathrm{CH_3GeH_3 + RX \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2X + RH}

* A = R, Nu = X.

#### Μεθυλογερμαναναμίνες

1. Με επίδραση αμμωνίας (NH3) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και μεθυλογερμαναναμίνη:

\mathrm{CH_3GeH_3 + NH_3 \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2NH_2 + H_2 \uparrow}

* A = H, Nu = NH2.

2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH2) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν-αλκυλομεθυλογερμαναναμίνη (CH3GeH2NHR):

\mathrm{CH_3GeH_3 + RNH_2 \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2NHR + H_2 \uparrow}

* A = Η, Nu = RNH.

3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R2NH) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν,N-διαλκυλομεθυλογερμαναναμίνη (CH3GeH2NR2):

\mathrm{CH_3GeH_3 + R_2NH \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2NR_2 + H_2 \uparrow}

* A = Η, Nu = R2N.
* Όπου τα δυο (2) αλκύλια R, όχι απαραίτητα ίδια.

4. Με επίδραση τριτοταγούς αμίνης (R3N) σε μεθυλογερμανάνιο παράγεται αλκάνιο (RH) και Ν,N-διαλκυλομεθυλογερμαναναμίνη (CH3GeH2NR2):

\mathrm{CH_3GeH_3 + R_3N \xrightarrow{BF_3} CH_3GeH_2NR_2 + RH}

* A = R, Nu = R2N.
* Όπου τα τρία (3) αλκύλια R, όχι απαραίτητα ίδια.

### Αναγωγή

Το μεθυλογερμανάνιο μπορεί να ανάγει αλαλκάνια (RX) σε αλκάνια (RH):


\mathrm{RX + CH_3GeH_3 \xrightarrow{BF_3} RH + CH_3GeH_2X}



### Προσθήκη

1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθένιο δίνει αιθυλομεθυλογερμανάνιο:


\mathrm{
CH_3GeH_3 + CH_2=CH_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2GeH_2CH_3}



2. Προσθήκη σε τριπλούς δεσμούς.. Π.χ. με αιθίνιο δίνει βινυλομεθυλογερμανάνιο:


\mathrm{
CH_3GeH_3 + HC \equiv CH \xrightarrow{} CH_2=CHGeH_2CH_3}



3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο με 1,4-προαθήκη δίνει (2-βουτενυλο)μεθυλογερμανάνιο:


\mathrm{
CH_3GeH_3 + CH_2=CHCH=CH_2 \xrightarrow{} CH_3CH=CHCH_2GeH_2CH_3 + 4H_2O}



4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει μεθυλοπροπυλογερμανάνιο:

40px|κυκλοπροπάνιο  \mathrm{+ CH_3GeH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2GeH_2CH_3} 


5. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με εποξυαιθάνιο δίνει αιθοξυμεθυλογερμανάνιο:

30 px  \mathrm{+ CH_3GeH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2OGeH_2CH_3} 


### Παρεμβολή μεθυλενίου

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε μεθυλογερμανάνιο παράγονται σχεδόν ισομοριακές ποσότητες αιθυλογερμανάνιου (CH3CH2GeH3) και διμεθυλογερμανάνιου (CH3GeH2CH3):

\mathrm{CH_3GeH_3 + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{1}{2} CH_3CH_2GeH_3 + \frac{1}{2} CH_3GeH_2CH_3 + KCl + H_2O}


## Πηγές

* 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

## Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές


Κατηγορία:Ενώσεις γερμάνιου
Κατηγορία:C1