Tetramethylzinn
| Strukturformel | |||||||||||||||||||||||
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| Allgemeines | |||||||||||||||||||||||
| Name | Tetramethylzinn | ||||||||||||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | Sn(CH3)4 | ||||||||||||||||||||||
| CAS-Nummer | 594-27-4 | ||||||||||||||||||||||
| PubChem | 11661 | ||||||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
niedrigviskose, brennbare, farblose Flüssigkeit[1] | ||||||||||||||||||||||
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||
| Molare Masse | 178,848 g·mol−1 | ||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
flüssig | ||||||||||||||||||||||
| Dichte |
1,29 g·cm−3[1] | ||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt |
74–75 °C[1] (ohne Zersetzung) | ||||||||||||||||||||||
| Löslichkeit |
nahezu unlöslich in Wasser[1], löslich in unpolaren Lösemitteln | ||||||||||||||||||||||
| Brechungsindex |
1,441 (bei 20 °C, 589 nm)[1] | ||||||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C | |||||||||||||||||||||||
Tetramethylzinn, mit der chemischen Formel Sn(CH3)4, ist eine der einfachsten metallorganischen Zinnverbindungen. Die klare, farblose, dünnflüssige, leicht flüchtige Flüssigkeit hat einen unangenehmen Geruch.[3] Tetramethylzinn kann zur Methylierung von organischen und anorganischen Halogeniden verwendet werden.
Gewinnung und Darstellung
Tetramethylzinn kann durch Reaktion des Grignard-Reagenz Methylmagnesiumiodid mit Zinn(IV)-chlorid (SnCl4) hergestellt werden:[4]
- $ \mathrm {4\ IMgCH_{3}\ +\ SnCl_{4}\ \rightarrow \ Sn(CH_{3})_{4}\ +\ 4\ MgICl} $
Auch metallorganische Verbindungen anderer Elemente, wie Methylaluminiumverbindungen, können zur Methylierung von SnCl4 eingesetzt werden.[5]
- $ \mathrm {4\ Al(CH_{3})_{3}\ +\ 3\ SnCl_{4}\ \rightarrow \ 3\ Sn(CH_{3})_{4}\ +\ 4\ AlCl_{3}} $
Ebenso können SnCl4 und Methylchlorid direkt in Gegenwart von Natrium miteinander umgesetzt werden (Wurtz-Reaktion):[5]
- $ \mathrm {4\ ClCH_{3}\ +\ SnCl_{4}\ +\ 8\ Na\ \rightarrow \ Sn(CH_{3})_{4}\ +\ 8\ NaCl} $
Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Tetramethylzinn ist leichtentzündlich, mit einem Flammpunkt von −12 °C und einer unteren Explosionsgrenze von 1,9 Vol-%.[1] Es hat eine Dichte von 1,29 g·cm−3 und einen Brechungsindex von 1,4410. Es ist nahezu unlöslich in Wasser aber gut mischbar mit unpolaren organischen Lösungsmitteln. Im Molekül ist das zentrale Zinnatom – äquivalent zum zentralen Kohlenstoffatom in Neopentan – von den vier Methylgruppen in einer tetraedrischen Anordnung umgeben. Die Stärke der Sn–C-Bindung wird mit 71 kcal/mol angenommen.[6]
Chemische Eigenschaften
Tetramethylzinn ist aufgrund der guten Abschirmung des zentralen Metallatoms und der geringen Polarität der Sn–C-Bindung an der Luft stabil und weitgehend hydrolyseunempfindlich. Tetramethylzinn reagiert mit Säurechloriden unter Bildung von Methylketonen und mit Arylhalogeniden unter Bildung von Arylmethylketonen:
- $ \mathrm {Sn(CH_{3})_{4}\ +\ RC(O)Cl\ \rightarrow \ RC(O)CH_{3}\ +\ ClSn(CH_{3})_{3}} $
Auch auf anorganische Halogenide, wie SnCl4 oder BBr3, können vom Tetramethylzinn Methylgruppen übertragen werden:
- $ \mathrm {3\ Sn(CH_{3})_{4}\ +\ SnCl_{4}\ \rightarrow \ 4\ ClSn(CH_{3})_{3}} $ (Kocheshkov Umlagerung[7])
- $ \mathrm {Sn(CH_{3})_{4}\ +\ 2\ BBr_{3}\ \rightarrow \ 2\ Br_{2}BCH_{3}\ +\ Br_{2}Sn(CH_{3})_{2}} $
Verwendung
- im MOCVD-Verfahren (Metalorganic Chemical Vapour Deposition) bei der Herstellung von hochwertigen Zinn oder Zinnoxidfilmen für Solarzellen oder Gassensoren durch thermische Zersetzung bei 400–650 °C.[6][8][9]
- $ \mathrm {Sn(CH_{3})_{4}\ +\ 8\ O_{2}\quad {\xrightarrow[{-6\ H_{2}O,\ -4\ CO_{2}}]{470\ ^{\circ }C}}\ SnO_{2}} $
- als Cokatalysator bei der Polymerisation von Cycloolefinen (Metathese). Im ersten Schritt bilden sich die entsprechenden aktiven Wolfram-Katalysatoren[10][11], Methyltrioxorhenium (MTO)[12] oder andere Rheniumkatalysatoren durch Methylierung des Zentralatoms:[13]
- $ \mathrm {WCl_{6}\ +\ 2\ Sn(CH_{3})_{4}\quad {\xrightarrow[{-2\ ClSn(CH_{3})_{3}}]{}}\quad Cl_{4}W(CH_{3})_{2}\ \quad {\xrightarrow[{-CH_{4}}]{}}\quad Cl_{4}W{=}CH_{2}} $
- $ \mathrm {Re_{2}O_{7}\ +\ Sn(CH_{3})_{4}\ \rightarrow \ \underbrace {O_{3}ReCH_{3}} _{(MTO)}\ +\ O_{3}ReOSn(CH_{3})_{3}} $
Sicherheitshinweise
Tetramethylzinn ist wie viele andere organische Zinnverbindungen als giftig eingestuft und muss daher mit entsprechender Vorsicht gehandhabt werden.
- Toxizität gegenüber Fischen, LC50: Dosis 6,44 mg/l (48 h) Oryzias latipes (Roter Killifisch).
- Toxizität gegenüber Daphnien und anderen wirbellosen Wassertieren, EC50: Dosis: 40 mg/l (24 h) Daphnia magna (Großer Wasserfloh).[1]
Zinnorganische Verbindungen schädigen das zentrale Nervensystem, was zu Krämpfen, Narkose und Atemlähmung führen kann. Es wird berichtet, dass Tetramethylzinn, welches – neben Triethyl- und Trimethylzinnverbindungen – bei der Produktion von Solarzellen eingesetzt wird, in Säugetieren rasch zu Trimethylzinn-Einheiten dealkyliert wird. Tierversuche zeigen, dass Trimethylzinn auf das zentrale Nervensystem wirkt und zu Vergiftungen führen kann, welche sich in reversiblen Nervenschäden bis zum Tod manifestieren können.[14]
Nachweis
| Methode | Eigenschaft/Signal |
|---|---|
| NMR[4] | 1H-NMR δ = 0,1 ppm; 13C-NMR δ = −9,5 ppm; 119Sn-NMR δ = 0 ppm (allgemeinüblicher Standard) |
| MS[15] | Tetramethylzinn zerfällt im Massenspektrum als erstes unter Bildung des Fragmentes +Sn(CH3)3, welches eine Gruppe von Signalen, entsprechend der Isotopenverteilung des Zinns, zeigt. Das Molekülion +Sn(CH3)4 wird nicht detektiert. Weitere Fragmente sind +Sn(CH3)2, +SnCH3 und Sn+ |
Einzelnachweise
- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 Datenblatt Tetramethylzinn bei Merck, abgerufen am 13. November 2011.
- ↑ Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
- ↑ Wolfgang Legrum: Riechstoffe, zwischen Gestank und Duft, Vieweg + Teubner Verlag (2011) S. 68−69, ISBN 978-3-8348-1245-2.
- ↑ 4,0 4,1 Scott, W. J.; Jones, J. H.; Moretto, A. F.: Tetramethylstannane. In: Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. 2002. doi:10.1002/047084289X.rt070.
- ↑ 5,0 5,1 Alwyn George Davies: Organotin chemistry, Band 1. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2004, ISBN 3-527-31023-1 (Seite 46–48 in der Google Buchsuche).
- ↑ 6,0 6,1 Roland A. Fischer: Precursor chemistry of advanced materials. Springer-Verlag Berlin, 2005, ISBN 1436-6002 (Seite 7 in der Google Buchsuche).
- ↑ Alwyn George Davies: Organotin chemistry, Band 1. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2004, ISBN 3-527-31023-1 (Seite 167 in der Google Buchsuche).
- ↑ Yuichiro Okajima et al.: Proceedings of the Third International Symposium on Ceramic Sensors. The Electrochemical Society Inc., 1997, ISBN 1-56677-127-7 (Seite 69 in der Google Buchsuche).
- ↑ Cynthia J. Bruckner-Lea: Chemical sensors 6. The Electrochemical Society Inc., 2004, ISBN 1-56677-421-7 (Seite 42 in der Google Buchsuche).
- ↑ Manfred Dieter Lechner, Klaus Gehrke, Eckhard H. Nordmeier: Makromolekulare Chemie: ein Lehrbuch für Chemiker, Physiker. Birkhäuser Verlag, 2010, ISBN 978-3-7643-8890-4 (Seite 100 in der Google Buchsuche).
- ↑ Christoph Janiak, Thomas M. Klapötke, Hans-Jürgen Meyer, Erwin Riedel: Moderne anorganische Chemie. de Gruyter, 2003, ISBN 3-11-017838-9 (Seite 741 in der Google Buchsuche).
- ↑ Patent WO2010075972A2: METHOD FOR PRODUCING METHYL TRIOXORHENIUM (MTO).
- ↑ Patent DE3940196A1: Organo-rhenium oxide cpds. - useful on oxide support materials, as catalysts for metathesis of olefin(s), esp. functional olefin(s).
- ↑ L. D. Hamilton, W. H. Medeiros, P. D. Moskowitz, K. Rybicka: "Toxicology of tetramethyltin and other organometals used in photovoltaic cell manufacture", AIP Conf. Proc., 1988, Volume 166, Issue 1, S. 54–66; doi:10.1063/1.37131.
- ↑ Chaterine E. Housecroft, Edwin C. Constable: Chemistry. Pearson Education Limited, 2010, ISBN 978-0-273-71545-0 (Seite 367 in der Google Buchsuche).
Literatur
- Alwyn George Davies, Keith Pannell: Tin chemistry: fundamentals, frontiers, and applications. John Wiley & Sons Ltd, 2008, ISBN 978-0-470-51771-0 (Seite 1 in der Google Buchsuche).