Methoxy (2143-68-2) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Methoxy
Ein kleines, hochreaktives Alkoxy-Radikal (CH3O·), das häufig als Modellsubstanz in gasphasenkinetischen und mechanistischen F&E-Studien für Prozess- und Verbrennungsmodellierung verwendet wird.
| CAS-Nummer | 2143-68-2 |
| Familie | Alkoxy-Radikale |
| Typische Form | Radikal in der Gasphase |
| Gängige Qualitäten | EP, JP |
Methoxy, formal das Methyloxidanyl-Radikal und allgemein als Methoxy-Radikal bezeichnet, ist ein ein-Kohlenstoff sauerstoffzentriertes organisches Radikal mit der Summenformel \(\ce{CH3O}\). Strukturell besteht es aus einer Methylgruppe, die an ein Sauerstoffatom gebunden ist, welches ein ungepaartes Elektron trägt; die geringe Größe (zwei schwere Atome) und ein einzelnes Radikalzentrum bestimmen sein Verhalten maßgeblich. Elektronisch ist das ungepaarte Elektron überwiegend auf dem Sauerstoff lokalisiert, was der Spezies ein starkes Radikalcharakter und hohe Reaktivität gegenüber Wasserstoff-Abstraktion, O2-Addition und Radikal-Radikal-Rekombination verleiht. Das Radikal ist typischerweise ein transientes Zwischenprodukt in gasphasenoxidativen und Verbrennungsprozessen sowie in der radikalischen Chemie in Lösung; unter Standardbedingungen ist es kein stabiles, isolierbares geschlossen-schalig existierendes Molekül.
Berechnete Deskriptoren zeigen ein sehr geringes Molekulargewicht und eine sehr kleine polare Oberfläche: Molekulargewicht 31,034 und topologische polare Oberfläche 1. Der berechnete XLogP3-Wert von −0,5 reflektiert eine geringe Lipophilie, konsistent mit kleinen, sauerstoffzentrierten Spezies; Wasserstoffbrücken-Donor- und Akzeptorzahlen werden in den berechneten Deskriptoren jeweils mit 0 angegeben. Chemisch zeigt Methoxy klassische Radikalreaktivität: schnelle Wasserstoff-Atom-Abstraktion von geeigneten Donoren, Addition an ungesättigte Bindungen und schnelle Kombination mit anderen Radikalen oder mit O2 zur Bildung von Peroxy-ähnlichen Spezies. Diese Eigenschaften machen es vor allem in mechanistischen Studien zu Oxidation, atmosphärischer Chemie und Verbrennungskinetik bedeutsam und weniger als kommerziell eingesetzter Grundstoff.
Übliche kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff umfassen: EP, JP.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Dichte
Für diese Eigenschaft liegen derzeit keine experimentell ermittelten Werte vor.
Schmelzpunkt
Für diese Eigenschaft liegen derzeit keine experimentell ermittelten Werte vor.
Siedepunkt
Für diese Eigenschaft liegen derzeit keine experimentell ermittelten Werte vor.
Dampfdruck
Für diese Eigenschaft liegen derzeit keine experimentell ermittelten Werte vor.
Flammpunkt
Für diese Eigenschaft liegen derzeit keine experimentell ermittelten Werte vor.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
Berechnete Verteilungs- und polare-Oberflächen-Deskriptoren weisen auf ein kleines, schwach lipophiles Radikal hin: XLogP3-AA = −0,5 und topologische polare Oberfläche = 1. Das geringe Molekulargewicht (31,034) und die moderate Polarität deuten auf gute Mischbarkeit mit polaren Lösungsmitteln in sehr kurzen Zeiträumen vor Reaktion hin; jedoch verhindert die intrinsische Radikalreaktivität typischerweise die Etablierung eines Gleichgewichtslöslichkeitszustands in kondensierten Phasen. Praktisch wird Methoxy transient in der Gasphase angetroffen oder in-situ in radikalischen Reaktionen in Lösung erzeugt; eine dauerhafte Präsenz in Lösung ist durch schnelle Sekundärreaktionen (Rekombination, Oxidation) limitiert.
Reaktivität und Stabilität
Methoxy ist ein hochreaktives Radikal. Hauptreaktionen umfassen: - Wasserstoff-Atom-Abstraktion von C–H-Bindungen organischer Substrate, was radikalische Kettenprozesse initiiert. - Addition an molekularen Sauerstoff zur Bildung von Methoxyperoxy- oder verwandten Peroxy-Zwischenprodukten in Oxidationssequenzen. - Radikal-Radikal-Rekombination (Dimerisierung) und Disproportionierung, die geschlossen-schalige Produkte wie Formaldehyd, Methanol-Derivate oder höher oxidierte sauerstoffhaltige Fragmenten je nach Reaktionspartner und Bedingungen erzeugen.
Thermisch und chemisch ist das Radikal unter Umgebungsbedingungen kurzlebig und wird nur unter speziellen Tieftemperatur-Matrix- oder Molekularstrahl-Umgebungen stabilisiert. Hinweis zur computergestützten Modellierung: Konformergeneration für Standard-MMFF94s-Kraftfeld-Workflows kann für diese Spezies untersagt sein aufgrund nicht unterstützter Atomvalenzen, die mit der offenen Radikalstruktur verbunden sind („Conformer generation is disallowed since MMFF94s unsupported atom valence“ in den berechneten Status-Metadaten).
Thermodynamische Daten
Standardbildungsenthalpien und Wärmekapazität
Für diese Eigenschaft liegen derzeit keine experimentell ermittelten Werte vor.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
- Molekularformel: \(\ce{CH3O}\).
- Molekulargewicht: 31,034 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
- Exakte Masse: 31,018389715 (atomare Masseneinheiten).
- Monoisotopische Masse: 31,018389715 (atomare Masseneinheiten).
- Anzahl schwerer Atome: 2.
- Komplexität: 2.
- Formale Ladung: 0.
- Anzahl kovalent gebundener Einheiten: 1.
- Topologische polare Oberfläche: 1.
- Anzahl drehbarer Bindungen: 0.
- Anzahl Wasserstoffbrücken-Donoren: 0.
- Anzahl Wasserstoffbrücken-Akzeptoren: 0.
Diese berechneten Parameter spiegeln das minimale Gerüst schwerer Atome und ein einziges Radikalzentrum wider; sie sind nützlich für mechanistische Modellierung und Reaktionskinetik, implizieren jedoch kein stabiles, isolierbares Bulkmaterial.
LogP und Polarität
- Berechneter XLogP3-AA: −0,5.
Der negative XLogP-Wert zeigt eine mäßige Affinität zu wässriger Phase im Vergleich zur Lipophilie für ein neutrales kleines Radikal. Aufgrund des einzelnen Sauerstoffzentrums und des extrem niedrigen Molekulargewichts wird erwartet, dass sich Methoxy leichter in polaren Phasen verteilt als größere Kohlenwasserstofffragmente, obwohl die Lebensdauer in kondensierten Phasen durch chemische Reaktivität begrenzt ist.
Strukturelle Merkmale
Die kanonische SMILES-Notation und standardisierte Identifikatoren lauten:
- SMILES: C[O]
- InChI: InChI=1S/CH3O/c1-2/h1H3
- InChIKey: GRVDJDISBSALJP-UHFFFAOYSA-N
Strukturell führt das ungepaarte Elektron am Sauerstoff zu Bindungslängen und Reaktivitätsmustern, die sich von geschlossen-schalen Methoxy-Substituenten (z. B. Methoxy als Substituent in Ethern) unterscheiden. Modellierung und Konformationsanalyse müssen die offene Elektronenkonfiguration berücksichtigen; manche automatisierte Konformer-Generierungs-Workflows können aufgrund nicht standardmäßiger Valenzen bzw. elektronischer Zustände Warnungen ausgeben oder die Verarbeitung blockieren.
Identifikatoren und Synonyme
Register-Nummern und Codes
- CAS-Nummer: 2143-68-2
- ChEBI-ID: CHEBI:32772
- HMDB-ID: HMDB0303006
- Nikkaji-Nummern: J273.897J, J2.183.040B
- Wikidata: Q27115113
- InChI:
InChI=1S/CH3O/c1-2/h1H3 - InChIKey:
GRVDJDISBSALJP-UHFFFAOYSA-N - SMILES:
C[O]
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Gemeldete Synonyme und Namensvarianten umfassen: - Methoxy - Methoxyl - methyloxidanyl - Methoxy-Radikal - Methyloxy - RefChem:352818 - DTXCID501372364 - DTXSID30944009 - CHEBI:32772 - CH3O (hier dargestellt als \(\ce{CH3O}\)) - CH3-O(.) (hier dargestellt als \(\ce{CH3-O(.)}\)) - 2143-68-2
(Die oben aufgeführten Einträge werden unverändert aus den Identifikatorlisten übernommen; molekulare Formelsynonyme sind unter Verwendung der chemischen Formel-Darstellung angegeben.)
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Vertretene Anwendungen und Industriebranchen
Das Methoxy-Radikal ist hauptsächlich relevant für: - Untersuchungen zur Gasphasenoxidation, Verbrennung und atmosphärischen Chemie, wo es ein wichtiges transienten Zwischenprodukt darstellt. - Kinetische und mechanistische Studien von Radikalkettenreaktionen und Oxidationswegen. - Modellsysteme in physikalisch-organischen und computergestützten Untersuchungen zur Radikalreaktivität.
Es wird typischerweise nicht als stabiles Großreagenz gehandhabt oder vertrieben; seine primäre „Verwendung“ besteht als Zwischenprodukt, das in situ erzeugt oder in spektroskopischen und kinetischen Experimenten nachgewiesen wird. Gemeldete Handelsqualitäten: EP, JP.
Rolle in der Synthese oder Formulierungen
Im synthetischen Kontext tritt das Methoxy-Radikal als kurzlebige Spezies auf, die Wasserstoff-Atom-Abstraktion bewirken und Kettenreaktionen initiieren kann; es wird nicht typischerweise als isoliertes Reagenz in formulierten Produkten eingesetzt. In der Praxis beruhen Verfahren, die Methoxy-Chemie nutzen, auf der in situ-Generierung (z. B. Photolyse, thermische Homolyse oder katalytische Radikalinitiation) und der unmittelbaren Reaktionskontrolle durch Radikalfänger oder Radikalsenker.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
Quantitative toxikologische Werte liegen im aktuellen Datenkontext nicht vor. Als reaktives, sauerstoffzentriertes Radikal wird erwartet, dass Methoxy gegenüber biologischen Molekülen bei Kontakt chemisch aggressiv ist und als Reizstoff für Atemwegsschleimhäute und Haut wirkt, wenn es in situ in relevanten Konzentrationen entsteht. Arbeitsschutzmaßnahmen sollten darauf abzielen, Inhalation und Hautkontakt mit reaktiven Zwischenprodukten und mit Reaktionsgemischen, die Methoxy erzeugen, zu verhindern.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
Methoxy ist ein reaktives, kurzlebiges Radikal und kein stabiles Massenchemikalikum; übliche Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung von radikalerzeugenden Systemen sind zu beachten: - Erzeugung nur transient und möglichst sofortige Verwendung in geschlossenen Systemen. - Kontrolle von Zündquellen und Oxidationsmitteln sowie Ausschluss inkompatibler Stoffe. - Einsatz geeigneter technischer Schutzmaßnahmen (Absaugung am Ort der Entstehung, Abfangen in der Gasphase) und persönlicher Schutzausrüstung (Handschuhe, Augenschutz, Atemschutz bei Bedarf). - Vermeidung längerer Lagerung von Materialien oder Reaktionsgemischen, die Radikalarten akkumulieren können; Kühlung und Inertisierung des Reaktionsmediums entsprechend dem spezifischen Prozess.
Für detaillierte Informationen zu Gefahren, Transport und gesetzlichen Vorgaben sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) und die örtlichen Vorschriften zu Rate ziehen.
