Metam (144-54-7) Physikalische und chemische Eigenschaften
Metam
Organoschwefel-haltige Dithiocarbaminsäure mit niedrigem Molekulargewicht, die industriell als Ausgangsverbindung für kommerziell erhältliche Metam-Salze und als Vorläufer in agrochemischen Formulierungen verwendet wird.
| CAS-Nummer | 144-54-7 |
| Familie | Dithiocarbaminsäuren |
| Typische Form | Pulver oder kristalliner Feststoff |
| Gängige Qualitäten | EP |
Metam ist eine organoschwefelhaltige Dithiocarbaminsäure, systematisch N-Methylcarbamodithioinsäure genannt. Strukturell handelt es sich um eine N‑methylierte Dithiocarbaminsäure mit einer Thiocarbony-Gruppe (C=S), die an eine terminale Thiofunktionalität gebunden ist; die Grundmolekularformel lautet \(\ce{C2H5NS2}\). Die neutrale Säure existiert im Gleichgewicht mit ihrem deprotonierten Dithiocarbamat-Anion, und die kommerziell sowie landwirtschaftlich wichtigen Formen sind die Alkalimetall- und Ammoniumsalze (z. B. Metam-Natrium, Metam-Kalium, Metam-Ammonium), welche wasserlösliche, lagerstabile Vorläufer der unter Feldbedingungen verfügbaren aktiven Verflüchtigungsproduktes Methylisothiocyanat darstellen.
Elektronisch kombiniert das Molekül ein polares N–C(=S)–S-Motiv mit einer kleinen Alkyl-Substituentengruppe (N‑Methyl). Das Thiocarbonyl verleiht nucleophilen Schwefelcharakter und eine Anfälligkeit für Hydrolyse- und Zersetzungswege, die zur Bildung von Isothiocyanaten führen; der Protonierungszustand von N–H/N–Me steuert die wässrige Speziesbildung (Säure vs. Anion). Berechnete Deskriptoren zeigen eine geringe bis moderate Lipophilie und eine messbare Polarität: Der berechnete XLogP liegt bei 0,7 und die topologische polare Oberfläche (TPSA) bei 45,1 Ų, was mit Molekülen übereinstimmt, die sich zwischen wässriger und mäßig polaren organischen Phase aufteilen und lösliche Salze bei Neutralisation bilden.
Die industrielle Relevanz wird durch seine Rolle in der Schädlingsbekämpfung bestimmt: die Ausgangssäure fungiert als Pro-Pestizid, während die Salze als Bodenfumiganten formuliert und angewendet werden und Vorläufer breit wirkender nematizider, fungizider und herbizider Aktivität sind. Die Umwandlung in flüchtige toxische Verbindungen unter Applikationsbedingungen erklärt sowohl die Wirksamkeit als auch die Notwendigkeit der kontrollierten Handhabung. Übliche kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff sind: EP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
Für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext kein experimentell ermittelter Wert vor.
Schmelzpunkt
Für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext kein experimentell ermittelter Wert vor.
Siedepunkt
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Dampfdruck
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Flammpunkt
Für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext kein experimentell ermittelter Wert vor.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
Metam in seiner neutralen Säureform ist eine kleine, polare organoschwefelhaltige Säure; die berechneten Deskriptoren (XLogP = 0,7, TPSA = 45,1) zeigen moderate Polarität und die Fähigkeit zur Wasserstoffbrückenbildung (H‑Brücken-Donoranzahl = 2, Akzeptoranzahl = 2). In praktischen Formulierungen und Umweltmedien wird es typischerweise als wasserlösliche Salze (z. B. Natrium-, Kalium-, Ammoniumsalze) gehandhabt, die die wässrige Löslichkeit im Vergleich zur freien Säure deutlich erhöhen. Unter wässrigen Bedingungen, insbesondere bei erhöhtem pH-Wert oder in Anwesenheit von Nucleophilen, unterliegt die Dithiocarbaminsäure Zersetzungs- und Umwandlungsreaktionen; ein bedeutendes Umwelt-/Technik-Umwandlungsprodukt ist Methylisothiocyanat, eine flüchtige elektrophile Spezies, die für den Großteil der fumiganten Aktivität verantwortlich ist.
Das Phasenverhalten in formulierten Produkten hängt daher stark vom Gegenion, pH-Wert und der Temperatur ab: Salze bevorzugen wässrige Lösungen, während die freie Säure und Zerfallsprodukte unter Feldbedingungen flüchtiger sind und in die Gasphase übergehen können.
Reaktivität und Stabilität
Das N‑methylierte Dithiocarbamat-Motiv ist chemisch reaktiv gegenüber Hydrolyse, Oxidation und thermischer Zersetzung. Hydrolytische und basenfördernde Reaktionen führen zur Bildung von Isothiocyanaten; oxidative Bedingungen können den Schwefeloxidationszustand verändern und Sulfoxid-/Sulfon-ähnliche Fragmente bzw. gemischte Schwefeloxide bei stärkerer Zersetzung erzeugen. Die Verbindung bildet nach Neutralisation des sauren Thiolprotons leicht stabile ionische Salze; diese Salze bilden die Grundlage für landwirtschaftliche Formulierungen, die beabsichtigt unter Feldbedingungen instabil sind, um aktive flüchtige Spezies freizusetzen. Übliche Vorsichtsmaßnahmen für reaktive organische Schwefelsäuren sind einzuhalten: Exposition gegenüber starken Oxidationsmitteln und Basen begrenzen, Temperaturkontrolle zur Reduktion der Zersetzung einhalten und korrosionsbeständige Werkstoffe verwenden, die mit schwefelhaltigen Säuren kompatibel sind.
Thermodynamische Daten
Standardenthalpien und Wärmekapazität
Für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext kein experimentell ermittelter Wert vor.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
- Molekularformel: \(\ce{C2H5NS2}\)
- Molekulargewicht: 107,20 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Exakte Masse: 106,98634151 \(\mathrm{u}\)
- Monoisotopische Masse: 106,98634151 \(\mathrm{u}\)
Weitere berechnete Werte: Anzahl schwerer Atome = 5; formale Ladung = 0; Anzahl kovalent gebundener Einheiten = 1.
LogP und Polarität
- XLogP (XLogP3-AA): 0,7
- Topologische polare Oberfläche (TPSA): 45,1 Ų
- Anzahl der Wasserstoffbrücken-Donoren: 2
- Anzahl der Wasserstoffbrücken-Akzeptoren: 2
- Anzahl frei drehbarer Bindungen: 0
Diese Deskriptoren weisen auf eine geringe bis moderate Lipophilie mit ausreichender polarer Oberfläche und Wasserstoffbrückenfähigkeit hin, die eine nennenswerte Wechselwirkung mit wässrigen Medien ermöglicht und lösliche Salze bei Neutralisation fördert.
Strukturelle Merkmale
Die Kernstrukturmerkmale sind eine N-Methylamino-Gruppe, die an eine Thiocarbony-Gruppe und einen terminalen Thiol-/Thiolatrest gebunden ist: die funktionellen Gruppen sind das Thiocarbonyl (C=S), der angrenzende Schwefel-Substituent (–S– oder –SH in der freien Säure) sowie der tertiäre Charakter durch N-Methylierung. Diese Anordnung begünstigt die Deprotonierung am Schwefel und die Bildung von dithiocarbamathaltigen Anionen, die über das N–C–S-System resonanzstabilisiert sind. Der SMILES-String für die neutrale Säure dient als kompakter Struktur-Identifikator und entspricht einem N-methyl-Dithiocarbaminsäure-Gerüst.
Identifiers und Synonyme
Registriernummern und Codes
- CAS-Nummer: 144-54-7
- Gemeinschaftsnummer (EC-Nummer): 205-632-2
- UNII: OA1I97689K
- ChEBI: CHEBI:141319
- ChEMBL: CHEMBL1413694
- DSSTox Stoff-ID: DTXSID5043970
- InChIKey:
HYVVJDQGXFXBRZ-UHFFFAOYSA-N - InChI:
InChI=1S/C2H5NS2/c1-3-2(4)5/h1H3,(H2,3,4,5) - SMILES:
CNC(=S)S
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Gemeldete Synonyme und Varianten beinhalten: Metam; Methylcarbamodithioensäure; Methyldithiocarbaminsäure; N‑Methylcarbamodithioensäure; Methyldithiocarbansäure; Methyldithiocarbamat; Methyl‑dithiocarbaminsäure; Monokaliummethylcarbamodithioat (Salzformen sind in verwandten Einträgen aufgeführt). Salzformen und Hydrate treten im Handel und in behördlichen Listen häufig auf.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Repräsentative Anwendungen und Branchenbereiche
Metam wird hauptsächlich in der Landwirtschaft als Wirkstoff verwendet: Es wirkt als Proherbizid, Profungizid, Proinsektizid und Pronematizid. Die kommerzielle Praxis nutzt Alkali- oder Ammoniumsalze (insbesondere Metam‑Natrium und Metam‑Kalium), die unter Applikationsbedingungen flüchtige Toxine freisetzen und eine Breitbandschulung des Bodens zur Bekämpfung von Unkräutern, Nematoden, bodenbewohnenden Insekten und Pilzen ermöglichen. Behördliche Eintragungen für den Wirkstoff und seine Salze spiegeln seine Rolle als zugelassener Pflanzenschutzwirkstoff in den jeweiligen Rechtsordnungen wider.
Rolle in Synthese oder Formulierungen
Die freie Säure und häufiger ihre Salze werden formuliert, um eine kontrollierte Zersetzung zu Methylisothiocyanat während der Bodenbehandlung zu nutzen. Als technische Chemikalie wird Metam als Vorläufersalz in wässrigen Formulierungen oder granulierten Produkten gehandhabt; die Muttersäure ist hauptsächlich als konzeptionelle chemische Einheit und in mechanistischen Studien zur Zersetzung und Umweltbeständigkeit von Interesse. Kommerzielle Qualitäten umfassen unter anderem EP.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
Gefahrenklassifizierungen deuten auf erhebliche akute und chronische Risiken hin. Verfügbare Gefahrenklassenmitteilungen umfassen (Auswahl aus Klassifizierungsmetadaten):
- Akute Toxizität (oral) – Kategorie 4
- Akute Toxizität (Inhalation: Stäube und Aerosole) – Kategorie 4
- Hautätz-/Reizung – Kategorie 1C
- Schwere Augenschädigung/Augenreizung – Kategorie 1
- Hautsensibilisierung – Kategorie 1
- Spezifische Zielorgan-Toxizität — Einzelexposition – Kategorie 1 (Nervensystem und Atmungsorgane)
- Spezifische Zielorgan-Toxizität — Wiederholte Exposition – Kategorie 2 (Leber) und in einigen Auflistungen Kategorie 1 (Nervensystem, Atmung)
- Reproduktionstoxizität – Kategorie 1B (in einigen Klassifikationen)
- Gefahr für das Wasserleben (akut und langfristig) – Kategorie 1
Gemeldete akute Gefahrenhinweise umfassen H302, H314, H317, H318, H332, H370, H373, H400 und H410 in verschiedenen Kombinationen; diese spiegeln orale und inhalative Toxizität, Ätzwirkung, Sensibilisierungspotenzial, Organtoxizität und hohe aquatische Toxizität wider. Arbeitsschutzmaßnahmen sollten vorrangig die Minimierung der Inhalation und des Hautkontakts gewährleisten, unter Berücksichtigung der Ätzwirkung und des Potenzials für systemische Toxizität.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
Metam und seine Salze nach Möglichkeit in geschlossenen Systemen handhaben; eine lokale Absaugung installieren und die Bildung von Aerosolen oder Staub verhindern. Geeignete persönliche Schutzausrüstung umfasst chemikalienbeständige Handschuhe, Augen-/Gesichtsschutz sowie Atemschutz, der an die luftgetragenen Konzentrationen und aufgabenspezifischen Risiken angepasst ist. Kühl, trocken, gut belüftet und fern von starken Oxidationsmitteln, starken Basen und Wärmequellen lagern; von inkompatiblen Stoffen und Materialien, die die Zersetzung katalysieren, trennen. Angesichts der Neigung zur Zersetzung in flüchtige Toxine unter bestimmten Bedingungen sind Temperaturkontrolle und Rückhaltung von Verschüttungen unerlässlich. Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Regulierungsinformationen sollten Nutzer das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie die örtlichen Rechtsvorschriften konsultieren.
