Formyl (2597-44-6) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Formyl
Einkohlenstoff-Kohlenstoffyl-Radikal (Formyl, HCO•), das häufig als reaktives Fragment in mechanistischen Studien, Gasphasenchemie sowie Methodentwicklungen für F&E- und analytische Arbeitsabläufe eingesetzt wird.
| CAS-Nummer | 2597-44-6 |
| Familie | Formyl-Radikal (Carbonylfragment) |
| Typische Form | Reaktive gasförmige Spezies |
| Übliche Reinheiten | EP |
Formyl ist das Einkohlenstoff-Kohlenstoffyl-Radikal mit der Summenformel \(\ce{CHO}\). Es handelt sich um ein radikalisches Teilchen mit offenem Elektronenspin (open-shell), formal abgeleitet von Formaldehyd durch Entfernung eines Wasserstoffatoms: Das ungepaarte Elektron befindet sich hauptsächlich am Kohlenstoffatom mit π-Wechselwirkung zum Carbonylsauerstoff. Strukturell stellt dieses Fragment den kleinsten Vertreter der Acylradikale dar und zeigt die elektronischen Merkmale einer Carbonylgruppe (teilweise Doppelbindungscharakter) kombiniert mit radikalischer Reaktivität (hoch elektrophil und kurzlebig unter normalen Bedingungen).
Da es sich um eine Spezies mit offenem Elektronenspin und sehr geringem Molekulargewicht handelt, existiert Formyl praktisch als transientes gasförmiges oder matrixisoliertes Zwischenprodukt und nicht als stabiles, isolierbares Molekül. Es besitzt effektiv keine frei drehbaren Bindungen, geringe Komplexität und eine kleine topologische polare Oberfläche, aber die Radikal- und polare Carbonylstruktur führt zu einer Reaktivität, die das Phasenverhalten und die Verteilung dominiert. Säure-Base-Chemie ist im herkömmlichen Sinne nicht anwendbar (keine stabilen Protonierungs-Gleichgewichte als isoliertes Radikal); im kondensierten Zustand bestimmen schnelle Reaktionen (Hydratisierung, Wasserstoffatom-Abstraktion, Rekombination, Oxidation) das Schicksal, nicht klassische Löslichkeitsgleichgewichte.
Übliche kommerzielle Qualitäten, die für diesen Stoff angeboten werden, umfassen: EP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
Kein experimentell bestätigter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor. Als kleines gasförmiges Radikal unter Umgebungsbedingungen ist die Massendichte keine sinnvolle Materialangabe; die gasphasenspezifische Dichte bei Erzeugung hängt von der Methode und den Bedingungen ab.
Schmelzpunkt
Kein experimentell bestätigter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor. Das Formyl-Radikal ist unter Standard-Laborbedingungen kein isolierbares kristallines Material.
Siedepunkt
Kein experimentell bestätigter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor. Das Teilchen verhält sich bei Temperaturen, bei denen es gebildet wird, als transiente gasförmige Spezies.
Dampfdruck
Kein experimentell bestätigter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor. Dampfdruckangaben sind nicht anwendbar für ein instabiles Radikal, das normalerweise nur transient gasförmig oder in tiefkalten Matrizes beobachtet wird.
Flammpunkt
Kein experimentell bestätigter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor. Das Formyl-Radikal wird nicht als flüssiges Bulkmaterial gehandhabt, deshalb entfällt eine Flammpunktprüfung.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
Das Formyl-Radikal ist ein sehr kleines, gasförmiges reaktives Zwischenprodukt; es besitzt keinen stabilen, sinnvollen Löslichkeitswert in konventionellen Lösungsmitteln. In Kontakt mit kondensierten Phasen wird es schnell durch bimolekulare Reaktionen (Wasserstoffabstraktion, Radikalrekombination, Addition an ungesättigte Systeme) oder durch Reaktion mit gelöstem O2 zu Peroxy-Zwischenprodukten verbraucht. Vorhersagen basierend auf berechneten Deskriptoren (topologische polare Oberfläche 17,1; Anzahl der Wasserstoffbrücken-Akzeptoren 1) zeigen eine begrenzte polare Oberfläche, aber die radikalische Natur und hohe Reaktivität machen Standardaussagen zu Verteilung oder Gleichgewichtslöslichkeit nur eingeschränkt praktikabel.
Reaktivität und Stabilität
Das definierende Merkmal ist die Elektronenstruktur mit offenem Spin: hohe chemische Reaktivität gegenüber Radikalfängern, molekularem Sauerstoff, ungesättigten Bindungen und Wasserstoffdonoren. Typische Reaktionswege sind die Rekombination zu geschlossenen Carbonylprodukten, Oxidation zu Formylperoxyspezies in Gegenwart von O2 sowie Wasserstoffatom-Abstraktion oder -Transfer. Die Spezies ist thermisch und chemisch instabil unter Umgebungsbedingungen und wird typischerweise nur unter Gasphasen-, Plasma-, Flammen- oder Matrixisolationsbedingungen beobachtet oder in situ bei sehr niedrigen stationären Konzentrationen in radikalischen Reaktionssystemen erzeugt.
Thermodynamische Daten
Standardenthalpien und Wärmekapazität
Kein experimentell bestätigter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor. Thermochemische Charakterisierungen transiente Radikale werden üblicherweise aus hochrangigen elektronischen Strukturrechnungen oder spezialisierten spektroskopisch-kinetischen Untersuchungen gewonnen und nicht durch routinemäßige Großmengen-Kalorimetrie.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
- Molekulare Formel: \(\ce{CHO}\)
- Molekulargewicht: 29.018 (berichteter Wert) — Einheiten: \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Exakte Masse: 29.002739651
- Monoisotopische Masse: 29.002739651
Weitere berechnete Deskriptoren: Anzahl der schweren Atome 2; Komplexität 2; formale Ladung 0; Anzahl freier Drehbindungen 0; topologische polare Oberfläche 17,1.
SMILES: [CH]=O
InChI: InChI=1S/CHO/c1-2/h1H
InChIKey: CFHIDWOYWUOIHU-UHFFFAOYSA-N
LogP und Polarität
- XLogP3‑AA (berechnet): 1.2
Der berechnete XLogP-Wert weist auf eine moderate vorhergesagte Lipophilie für ein neutrales kleines Fragment hin, aber das praktische Verteilungsverhalten eines Radikals wird von Reaktivität und kurzer Lebensdauer dominiert. Die TPSA von 17,1 und ein einzelner Wasserstoffbrücken-Akzeptor spiegeln das Vorhandensein des Carbonylsauerstoffs wider; Wasserstoffbrückenbindungen in Lösung sind jedoch transient, da das Radikal rasch chemische Reaktionen eingeht, anstatt ein Gleichgewichts-Solvatisierungsmuster zu etablieren.
Strukturelle Merkmale
Formyl ist ein planarer (sp2-ähnlicher) Carbonylfragment mit einem ungepaarten Elektron, das teilweise zwischen dem Kohlenstoff und dem Sauerstoff delokalisiert ist; Resonanzstabilisierung durch das Sauerstoffatom stabilisiert das Radikalzentrum zum Teil, verleiht ihm jedoch keine langfristige Persistenz. Das Fragment enthält nur zwei schwere Atome (C und O) und ein Wasserstoffatom, was eine minimale sterische Abschirmung bedeutet. Konformergenerierung mittels standardmäßiger molekularmechanischer Methoden ist nicht anwendbar aufgrund der nicht unterstützten Atomvalenzen für eine radikalische Elektronenstruktur in diesen Kraftfeldern.
Identifikatoren und Synonyme
Registrierungsnummern und Codes
- CAS: 2597-44-6
- ChEBI-ID: CHEBI:29327
- Nikkaji-Nummer: J247.870F
- Wikidata: Q27110014
SMILES: [CH]=O
InChI: InChI=1S/CHO/c1-2/h1H
InChIKey: CFHIDWOYWUOIHU-UHFFFAOYSA-N
Synonyme und Strukturnamen
Vom Einreicher angegebene Synonyme und Bezeichnungen, die in den Registrierungsmetadaten gefunden wurden:
Formyl; 2597-44-6; RefChem:1085542; Formyl-Radikal; hydridooxidocarbon(.); HCO(.); CHEBI:29327
(Zusätzliche veraltete oder entfernte Synonyme sind in historischen Anmerkungen enthalten, werden hier jedoch nicht als primäre Synonyme wiedergegeben.)
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Vertretene Einsatzgebiete und Branchen
Als isolierter Stoff in größeren Mengen ist Formyl kein Handelsprodukt. Seine Bedeutung für die Industrie liegt vielmehr in seiner Rolle als kurzlebiges reaktives Zwischenprodukt in der Gasphasenchemie, Verbrennungs- und Flammenchemie, atmosphärischen Oxidationsprozessen sowie in mechanistischen Studien radikalischer Reaktionen. Es ist von Interesse für Forscher, die Oxidationswege von Einkohlenstoffverbindungen modellieren und diejenigen, die radikalische Kettenmechanismen untersuchen.
Rolle in der Synthese oder in Formulierungen
Formyl fungiert hauptsächlich als kurzlebiges Zwischenprodukt in der synthetischen Radikalchemie und in mechanistischen Reaktionswegen und nicht als Reagenz oder Formulierungsbestandteil. In der Synthese kann es unter kontrollierten Bedingungen in situ erzeugt werden, um Reaktionskinetiken zu untersuchen oder Ein-Elektron-Übertragungsschritte zu bewirken; als stabiles, transportiertes Material ist es nicht verfügbar oder im Einsatz.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
Das Formylradikal selbst ist eine äußerst reaktive kurzlebige Spezies und kein herkömmliches Toxikum mit festgelegten Expositionsgrenzwerten. Berufliche und akute Gefahren bei Systemen, die Formyl erzeugen, umfassen die Exposition gegenüber reaktiven Carbonylverbindungen (z. B. Formaldehyd), Verbrennungsprodukten und Oxidationsmitteln. Beim Auftreten kann das Radikal an Kettenreaktionen teilnehmen, die sekundäre toxische oder reizende Spezies bilden; geeignete technische Schutzmaßnahmen, Atemschutz und Vermeidung unkontrollierter Expositionen sind erforderlich, wenn mit Prozessen gearbeitet wird, die radikalische Zwischenprodukte erzeugen.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
Formyl wird nicht als Bulk-Material gelagert; es muss bei Bedarf für experimentelle oder prozesstechnische Anwendungen in situ erzeugt und verbraucht werden. Die Handhabung konzentriert sich daher auf die Kontrolle der Erzeugungspunkte: Einsatz inerten Atmosphären, wo angemessen, Beseitigung von Zündquellen, Eindämmung zur Verhinderung der Freisetzung verwandter flüchtiger Carbonyle sowie Absorption oder Neutralisation von Abluftströmen. Standardarbeitsplatz- und industrielle Hygienemaßnahmen sind anzuwenden: lokale Absaugung, geeignete persönliche Schutzausrüstung und Verfahren zur Minimierung der Arbeiterexposition gegenüber reaktiven Zwischenprodukten und deren Nebenprodukten. Für detaillierte Angaben zu Gefahren, Transport und gesetzlichen Vorschriften sollten Anwender das produktspezifische Safety Data Sheet (SDS) sowie lokale Bestimmungen konsultieren.
