2-σιλυλοπροπάνιο

2-σιλυλοπροπάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	2-σιλυλοπροπάνιο
Άλλες ονομασίες	2-σιλυλοπροπάνιο Μεθυλο-1-σιλαπροπάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C3H10Si
Μοριακή μάζα	74,1970
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH(SiH3)CH3
Συντομογραφίες	iPrSiH3
Αριθμός CAS	18230-84-7
SMILES	CC(Si)C
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	3 Προπυλοσιλάνιο Αιθυλομεθυλοσιλάνιο Τριμεθυλοσιλάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το ισοπροπυλοσιλάνιο ή 2-σιλυλοπροπάνιο ή μεθυλο-1-σιλαπροπάνιο είναι ένα αλκυλοσιλάνιο. Από τις παραπάνω ονομασίες:

1. Η πρώτη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο σιλάνιο (SiH₄), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από ισοπροπύλιο (CH₃CHCH₃).
2. Η δεύτερη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο προπάνιο (CH₃CH₂CH₃), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου του #2 ατόμου άνθρακα έχει αντικατασταθεί από σιλύλιο (SiH₃).
3. Η τρίτη είναι ονομασία που προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», δηλαδή μεθυλοπροπάνιο [(CH₃)₃CH] στο οποίο έχει αντικατασταθεί το άτομο άνθρακα (C) #1 από πυρίτιο (Si).

Με βάση το χημικό τύπο του, C₂H₈Si, έχει τα ακόλουθα τέσσερα (4) ισομερές θέσης:

1. Προπυλοσιλάνιο ή 1-σιλυλοπροπάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂CH₂SiH₃
2. Αιθυλομεθυλοσιλάνιο ή μεθυλοσιλυλαιθάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂SiH₂CH₃
3. Τριμεθυλοσιλάνιο ή διμεθυλοσιλυλομεθάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο (CH₃)₃SiH

Δομή

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του μεθυλοπροπάνιου. Ωστόσο οι δεσμοί C-Si και Si-Η είναι πολωμένοι κατά την έννοια C^δ--Si^δ+ και Si^δ+-H^δ-, 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).

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C-H	σ	2sp2-1s	107 pm	3% C- H+
C-C	σ	2sp2-2sp2	154 pm
C-Si	σ	2sp2-3sp2	188 pm	10,5% C- Si-
Si-H	σ	3sp2-1s	143 pm	3% Si+ H-
Γωνίες
HCSi	109° 28'
CSiH	109° 28'
HCH	109° 28'
HSiH	109° 28'
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο
C#2	-0,135
C#1,#1'	-0,09
Η (Si-H)	-0,03
Η (C-H)	+0,03
Si	+0,195

Παραγωγή

Με οργανομαγνησιακή ένωση

Με επίδραση ισοπροπυλομαγνησιοϊωδίδιου [CH₃CH(MgI)CH₃] σε σιλυλοχλωρίδιο (SiH₃Cl) παράγεται ισοπροπυλοσιλάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHICH_{3}+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH(MgI)CH_{3}{\xrightarrow {+SiH_{3}Cl}}CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+MgClI\downarrow }$

Με ισοπροπυλολίθιο και σιλυλοχλωρίδιο

Με επίδραση ισοπροπυλολιθίου (CH₃CHLiCH₃) σε σιλυλοχλωρίδιο (SiH₃Cl) παράγεται προπυλοσιλάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHXCH_{3}+2Li{\xrightarrow[{|Et_{2}O|,-10^{o}C}]{-LiX}}CH_{3}CHLiCH_{3}{\xrightarrow {+SiH_{3}Cl}}CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+LiCl}$

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα

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

Πυρηνόφιλη υποκατάσταση

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 S_N² και S_Nⁱ. Στην πρώτη περίπτωση σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [(CH₃)₂CHSiH₃Nu]^- 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 ισοπροπυλοσιλάνιο είναι η ακόλουθη:.

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+ANu{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}Nu)CH_{3}+AH}$

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

Ισοπροπυλοσιλανόλη

1. Με επίδραση νερού (H₂O) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και ισοπροπυλοσιλανόλη

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+H_{2}O{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}OH)CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = H, Nu = OH.

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

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+ROH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}OH)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = OH.

Αλκοξυϊσοπροπυλοσιλάνιο

Με επίδραση αιθέρα (ROR) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκοξυϊσοπροπυλοσιλάνιο [CH₃CH(SiH₂OR)CH₂]

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+ROR{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}OR)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = OR.

Αλκινυλισοοπροπυλοσιλάνιο

Με επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αλκινυλισοπροπυλοσιλάνιο [CH₃CH(SiH₂C ≡ CR)CH₂]

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+RC\equiv CH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}C\equiv CR)CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = H, Nu = RC ≡ C.

Καρβαλκοξυϊσοπροπυλοσιλάνιο

Με επίδραση εστέρα (RCOOR) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και καρβαλκοξυϊσοπροπυλοσιλάνιο [CH₃CH(SiH₂OOCR)CH₂], εστέρας της ισοπροπυλοσιλανόλης)

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+RCOOR{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}OOCR)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = RCOO.

Ισοπροπυλοσιλανονιτρίλιο

Με επίδραση νιτριλίων (RCN) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και ισοπροπυλοσιλανονιτρίλιο

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+RCN{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}CN)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = CN.

Αλκυλισοπροπυλοσιλάνιο

Με επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και αλκυλισοπροπυλοσιλάνιο [CH₃CH(SiH₂R)CH₂]

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+RNa{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}R)CH_{3}+NaH}$

• A = Na, Nu = R.

Ισοπροπυλοσιλανοθειόλη

Με επίδραση θειόλης (RSH) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στη θειόλη αλκάνιο (RH) και ισοπροπυλοσιλανοθειόλη

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+RSH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}SH)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = SH.

Αλκυλοθειισοπροπυλοσιλάνιο

Με επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκυλοθειισοπροπυλοσιλάνιο [CH₃CH(SiH₂SR)CH₂]

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+RSR{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}SR)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = SR.

Ισοπροπυλοσιλιλαλογονίδιο

Με επίδραση αλκυλαλογονίδιου (RX) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο αλκάνιο (RH) και ισοπροπυλοσιλυλαλογονίδιο [CH₃CH(SiH₂X)CH₂]

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+RX{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}X)CH_{3}+RH}$

• A = R, Nu = X.

Ισοπροπυλοσιλαναμίνες

1. Με επίδραση αμμωνίας (NH₃) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και ισοπροπυλοσιλαναμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+NH_{3}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}NH_{2})CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = H, Nu = NH₂.

2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH₂) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν-αλκυλισοπροπυλοσιλαναμίνη [CH₃CH(SiH₂NHR)CH₂]:

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+RNH_{2}{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}NHR)CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = Η, Nu = RNH.

3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R₂NH) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν,N-διαλκυλισοπροπυλοσιλαναμίνη [CH₃CH(SiH₂NR₂)CH₂]:

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+R_{2}NH{\xrightarrow {BF_{3}}}CH_{3}CH(SiH_{2}NR_{2})CH_{3}+H_{2}\uparrow }$

• A = Η, Nu = R₂N.

Προσθήκη

1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθένιο δίνει 2-αιθυλοσιλυλοπροπάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+CH_{2}=CH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}SiH_{2}CH(CH_{3})_{2}}$

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

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+HC\equiv CH{\xrightarrow {}}CH_{2}=CHSiH_{2}CH(CH_{3})_{2}}$

3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς. Π.χ. με βουταδιένιο-1,3 δίνει 1-ισοπροπυλοσιλυλοβουτένιο-2:

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+CH_{2}=CHCH=CH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH=CHCH_{2}SiH_{2}CH(CH_{3})_{2}+4H_{2}O}$

4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει 2-προπυλοσιλυλοπροπάνιο:

$\mathrm {+CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}SiH_{2}CH(CH_{3})_{2}}$

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

$\mathrm {+CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OSiH_{2}CH(CH_{3})_{2}}$

Παρεμβολή μεθυλενίου

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH₂]) σε ισοπροπυλοσιλάνιο παράγονται δευτεροταγές βουτυλοσιλάνιο, τριτοταγές βουτυλοσιλάνιο και ισοπροπυλομεθυλοσιλάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH(SiH_{3})CH_{3}+CH_{3}Cl+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {2}{5}}CH_{3}CH_{2}CH(SiH_{3})CH_{3}+{\frac {1}{10}}(CH_{3})_{3}C(SiH_{3})+{\frac {3}{10}}(CH_{3})_{2}CHSiH_{2}CH_{3}+KCl+H_{2}O}$

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