Формил (2597-44-6) Физические и химические свойства
Формил
Одноуглеродный карбонильный радикал (формил, HCO•), широко используемый как реакционноспособный фрагмент в механистических исследованиях, газофазной химии и разработке методов для НИОКР и аналитических процессов.
| Номер CAS | 2597-44-6 |
| Класс | Формильный радикал (карбонильный фрагмент) |
| Типичная форма | Реакционноспособный газообразный вид |
| Обычные сорта | EP |
Формил — одноуглеродный карбонильный радикал с молекулярной формулой \(\ce{CHO}\). Это радикал с неспаренным электроном (открытая оболочка), моно valentный, формально производный от формальдегида удалением одного атома водорода: неспаренный электрон преимущественно локализован на атоме углерода с π-взаимодействием с кислородом карбонильной группы. Структурно данный фрагмент является наименьшим представителем ацильных радикалов и обладает электронными характеристиками карбонильной группы (частичный характер двойной связи), сочетающимся с радикальной реактивностью (высокая электрофильность и короткое время жизни при обычных условиях).
Поскольку это открыто-оболочечный вид очень низкой молекулярной массы, формил практически существует как транзиентный газофазный или матрично-изолированный промежуточный продукт, а не как стабильное, выделяемое соединение. Он практически не имеет вращаемых связей, обладает низкой сложностью и небольшой топологической полярной поверхностью, но радикальные и полярные карбонильные мотивы формируют реактивность, которая определяет фазовое поведение и распределение. Кислотно-основная химия неприменима в классическом смысле (нет стабильных равновесий протонирования как у изолированного радикала); в конденсированных фазах его судьба определяется быстрыми реакциями (гидратация, отнятие атома водорода, рекомбинация, окисление), а не классическими равновесиями растворимости.
Обычные коммерческие сорта, заявляемые для этого вещества: EP.
Основные физические свойства
Плотность
Экспериментально установленное значение для этого свойства отсутствует в текущем контексте данных. Как маломолекулярный газообразный радикал при обычных условиях объемная плотность не является значимой характеристикой вещества; частичная плотность в газовой фазе при генерации зависит от метода и условий генерации.
Температура плавления
Экспериментально установленное значение для этого свойства отсутствует в текущем контексте данных. Формильный радикал не является выделяемым кристалличным веществом при стандартных лабораторных условиях.
Температура кипения
Экспериментально установленное значение для этого свойства отсутствует в текущем контексте данных. Данное соединение ведёт себя как транзиентный газофазный вид при тех температурах, при которых образуется.
Давление насыщенных паров
Экспериментально установленное значение для этого свойства отсутствует в текущем контексте данных. Описания давления насыщенных паров неприменимы к нестабильному радикалу, который обычно наблюдается лишь временно в газовой фазе или в низкотемпературных матрицах.
Температура вспышки
Экспериментально установленное значение для этого свойства отсутствует в текущем контексте данных. Формильный радикал не обрабатывается как объемная жидкость, и испытания температуры вспышки не применимы.
Химические свойства
Растворимость и фазовое поведение
Формильный радикал является очень маленьким, газофазным реакционноспособным промежуточным продуктом; он не имеет стабильного и значимого значения растворимости в обычных растворителях. В контакте с конденсированными фазами он быстро потребляется в бимолекулярных реакциях (отнятие атома водорода, рекомбинация радикалов, присоединение к ненасыщенным системам) или реагирует с растворенным кислородом (O₂) с образованием перокси-промежуточных соединений. Прогнозы на основе вычисленных дескрипторов (топологическая полярная поверхность 17.1; число акцепторов водородных связей 1) указывают на ограниченную полярную поверхность, однако радикальная природа и высокая реакционная способность ограничивают практическую применимость стандартных дескрипторов распределения или равновесной растворимости.
Реактивность и стабильность
Определяющей характеристикой является его открытое электронное строение с неспаренным электроном: высокая химическая реактивность по отношению к радикальным ловушкам, молекулярному кислороду, ненасыщенным связям и донорам водорода. Типичные реакционные каналы включают рекомбинацию с образованием закрыто-оболочечных карбонильных продуктов, окисление с образованием формилпероксидных видов в присутствии О₂ и отнятие или перенос атома водорода. Вид термически и химически нестабилен при обычных условиях и обычно наблюдается только в газовой фазе, плазме, пламени, при матричной изоляции либо генерируется in situ в крайне низких установившихся концентрациях в радикальных реакционных системах.
Термодинамические данные
Стандартные энтальпии и теплоёмкость
Экспериментально установленное значение для этого свойства отсутствует в текущем контексте данных. Термохимическая характеристика транзиентных радикалов обычно получается из расчётов высокого уровня теории электронного строения или специализированных спектроскопических и кинетических исследований, а не стандартной калориметрии крупномасштабных образцов.
Молекулярные параметры
Молекулярная масса и формула
- Молекулярная формула: \(\ce{CHO}\)
- Молекулярная масса: 29.018 (указано) — единицы: \(\mathrm{г}\,\mathrm{моль}^{-1}\)
- Точная масса: 29.002739651
- Моноизотопная масса: 29.002739651
Дополнительные вычисленные дескрипторы: количество тяжёлых атомов 2; сложность 2; формальный заряд 0; количество вращаемых связей 0; топологическая полярная поверхность 17.1.
SMILES: [CH]=O
InChI: InChI=1S/CHO/c1-2/h1H
InChIKey: CFHIDWOYWUOIHU-UHFFFAOYSA-N
LogP и полярность
- XLogP3‑AA (вычислено): 1.2
Вычисленное значение XLogP указывает на умеренную липофильность для нейтрального малого фрагмента, однако практическое поведение распределения для радикала определяется реактивностью и коротким временем жизни. TPSA в 17.1 и один сайт акцептора водородных связей отражают наличие кислорода карбонильной группы; однако водородные связи в растворе носят транзиентный характер, поскольку радикал быстро вступает в химические реакции, а не устанавливает равновесную солватацию.
Структурные особенности
Формил — плоский (sp2-подобный) карбонильный фрагмент с неспаренным электроном, дельокализованным в некоторой степени между углеродом и кислородом; резонансная стабилизация со стороны атома кислорода частично стабилизирует радикальный центр, но не обеспечивает долговременную устойчивость. Фрагмент содержит только два тяжёлых атома (C и O) и один атом водорода, что обеспечивает минимальную стерическую защиту. Генерация конформеров с помощью стандартных методов молекулярной механики неприменима из-за неподдерживаемого валентного состояния атомов для радикальной электронной структуры в этих силовых полях.
Идентификаторы и синонимы
Регистрационные номера и коды
- CAS: 2597-44-6
- ChEBI ID: CHEBI:29327
- Номер Nikkaji: J247.870F
- Wikidata: Q27110014
SMILES: [CH]=O
InChI: InChI=1S/CHO/c1-2/h1H
InChIKey: CFHIDWOYWUOIHU-UHFFFAOYSA-N
Синонимы и структурные наименования
Синонимы и обозначения, предоставленные декларантом и найденные в регистрационных метаданных, включают:
Формил; 2597-44-6; RefChem:1085542; Формильный радикал; гидридооксикарбон(·); HCO(·); CHEBI:29327
(Дополнительные устаревшие или удалённые синонимичные строки присутствуют в исторических аннотациях, но здесь не приводятся как основные синонимы.)
Промышленные и коммерческие применения
Типичные области использования и отраслевые сектора
Формил в виде изолированного массового вещества не является коммерческим продуктом. Его значение для промышленности заключается в том, что он представляет собой кратковременно существующий реакционноспособный промежуточный продукт, встречающийся в газофазной химии, процессах горения и пламени, атмосферных окислительных процессах и механистических исследованиях радикальных реакций. Он представляет интерес для исследователей, моделирующих пути окисления одноуглеродных соединений, и для тех, кто изучает механизмы радикальных цепных реакций.
Роль в синтезе или препаратах
Формил функционирует преимущественно как кратковременный промежуточный продукт в синтетической радикальной химии и механистических путях, а не в качестве реагента или компонента формуляций. В синтетических условиях он может генерироваться in situ под контролируемыми условиями для изучения кинетики реакции или для осуществления стадий одноэлектронного переноса; в стабильном виде, пригодном для транспортировки, он недоступен и не используется.
Обзор безопасности и обращения
Острая и производственная токсичность
Сам радикал формил является крайне реакционноспособным кратковременным видом, а не обычным токсикантом с установленными пределами воздействия. Профессиональные и острые опасности при работе с системами, генерирующими формил, включают воздействие реакционноспособных карбонильных соединений (например, формальдегида), продуктов горения и окислителей. При генерации радикал может участвовать в цепных реакциях, приводящих к образованию вторичных токсичных или раздражающих веществ; при работе с процессами, производящими радикальные промежуточные продукты, необходимы соответствующие инженерные меры контроля, средства индивидуальной защиты органов дыхания и предотвращение неконтролируемых воздействий.
Условия хранения и обращения
Формил не хранится как массовый материал; он должен генерироваться и потребляться in situ при необходимости в экспериментальной или технологической химии. Рассмотрение условий обращения, таким образом, сосредоточено на контроле точек генерации: применение инертных атмосфер при необходимости, устранение источников возгорания, герметизация для предотвращения выброса связанных летучих карбонилов, а также очистка или тушение отходящих потоков. Следует применять стандартные лабораторные и производственные гигиенические практики: местная вытяжная вентиляция, соответствующие средства индивидуальной защиты и процедуры, направленные на минимизацию воздействия на персонал реакционноспособных промежуточных продуктов и их побочных продуктов. Для получения подробной информации о рисках, транспортировке и нормативных требованиях пользователям следует обращаться к паспорту безопасности (SDS) конкретного продукта и местному законодательству.
