Tetramethylzinn

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Strukturformel
Strukturformel von Tetramethylzinn
Allgemeines
Name Tetramethylzinn
Andere Namen
  • Zinntetramethyl
  • Tetramethylstannan
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

−54 °C[1]

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
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 06 – Giftig oder sehr giftig 09 – Umweltgefährlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 225​‐​300+310+330​‐​410
P: 273​‐​280​‐​302+352​‐​304+340​‐​309+310​‐​403+235Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [2][1]
Leichtentzündlich Sehr giftig Umweltgefährlich
Leicht-
entzündlich
Sehr giftig Umwelt-
gefährlich
(F) (T+) (N)
R- und S-Sätze R: 11​‐​26/27/28​‐​50/53
S: 16​‐​28​‐​26​‐​37​‐​45​‐​61Vorlage:S-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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_2BCH_3\ +\ Br_2Sn(CH_3)_2}

Verwendung[Bearbeiten]

  • 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_2O,\ - 4\ CO_2]{470\ ^\circ C} \ SnO_2 }
\mathrm{ WCl_6\ +\ 2\ Sn(CH_3)_4 \quad  \xrightarrow[- 2\ ClSn(CH_3)_3]{} \quad Cl_4W(CH_3)_2\ \quad \xrightarrow[- CH_4]{} \quad Cl_4W{=}CH_2}
\mathrm{ Re_2O_7\ +\ Sn(CH_3)_4\ \rightarrow \ \underbrace {O_3ReCH_3}_{(MTO)}\ +\ O_3ReOSn(CH_3)_3}

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g h i j k Datenblatt Tetramethylzinn bei Merck, abgerufen am 13. November 2011.
  2. 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 Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  3. Wolfgang Legrum: Riechstoffe, zwischen Gestank und Duft, Vieweg + Teubner Verlag (2011) S. 68−69, ISBN 978-3-8348-1245-2.
  4. a b Scott, W. J.; Jones, J. H.; Moretto, A. F.: Tetramethylstannane. In: Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. 2002. doi:10.1002/047084289X.rt070.
  5. a b  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. a b  Roland A. Fischer: Precursor chemistry of advanced materials. Springer-Verlag Berlin, 2005, ISBN 978-3540016052 (Seite 7 in der Google-Buchsuche).
  7.  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).
  8.  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).
  9.  Cynthia J. Bruckner-Lea: Chemical sensors 6. The Electrochemical Society Inc., 2004, ISBN 1-56677-421-7 (Seite 42 in der Google-Buchsuche).
  10.  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).
  11.  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).
  12. Patent WO2010075972A2: METHOD FOR PRODUCING METHYL TRIOXORHENIUM (MTO).
  13. Patent DE3940196A1: Organo-rhenium oxide cpds. - useful on oxide support materials, as catalysts for metathesis of olefin(s), esp. functional olefin(s).
  14. 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.
  15.  Chaterine E. Housecroft, Edwin C. Constable: Chemistry. Pearson Education Limited, 2010, ISBN 978-0-273-71545-0 (Seite 367 in der Google-Buchsuche).

Literatur[Bearbeiten]

  •  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).