Diazomethan

Strukturformel
Allgemeines
Name	Diazomethan
Andere Namen	Azimethylen
Summenformel	CH2N2
CAS-Nummer	334-88-3
Kurzbeschreibung	Brennbares / explosives, gelbes Gas, riecht nach feuchtem Laub
Eigenschaften
Molare Masse	42,04 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Schmelzpunkt	–145 °C
Siedepunkt	–23 °C
Löslichkeit	Gut löslich in Ether, unlöslich in Alkoholen und Wasser (Reaktion in beiden Fällen!)
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I T Giftig R- und S-Sätze R: 45 S: 53-45
MAK	0,2 ppm
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Diazomethan (Summenformel CH₂N₂) ist die einfachste Diazoverbindung. Es wird auch Azimethylen genannt. Es ist ein früher oft benutztes Methylierungsmittel.

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Struktur

Zur Beschreibung der Molekülstruktur von Diazomethan werden drei so genannte mesomere Grenzstrukturen herangezogen.

Es gibt zudem eine ringförmige Struktur, die unter dem Namen Diazirin bekannt ist, aber vollkommen andere physikalische und chemische Eigenschaften besitzt. Eine weitere isomere Form des Diazomethans ist Isodiazomethan, welches nur in komplexstabilisierten Zustand stabil ist.

Eigenschaften

Diazomethan schmilzt bei -145 °C und siedet bei -23 °C. Bei Raumtemperatur ist es ein gelbes, explosives Gas und riecht ähnlich wie feuchtes Laub. Auch im flüssigen Zustand oder in Lösung (gelbe, klare Flüssigkeit beziehungsweise Lösung) ist Diazomethan hochexplosiv, insbesondere beim Kontakt mit rauen Oberflächen (z. B. Schliffapparaturen und -flaschen). Es kann durch Licht, organische Verbindungen, heiße Gegenstände und Verunreinigungen zur Explosion gebracht werden. Die Lösung in Diethylether ist etwas weniger gefährlich als reines Diazomethan. Deshalb arbeitet man im Labor in der Regel mit der etherischen Lösung.

Diazomethan reagiert mit Calciumchlorid, Calciumsulfat, Natrium und Natriumsulfid explosiv. Mit Säuren, Phenolen und Enolen entstehen Methylester bzw. Methylether.

Verwendet man Bortrifluorid (BF₃) als Katalysator, so lassen sich mit Diazomethan alkoholische Hydroxygruppen (-OH) in Methoxygruppen (-OCH₃) umwandeln. Die Addition von Diazomethan an CC-Doppelbindungen führt zur Bildung von Pyrazolin-Ringen. Eine wichtige präparative Synthese mit Diazomethan ist die Arndt-Eistert-Homologisierung.

Toxizität

Diazomethan ist sehr giftig und, wie Mausversuche gezeigt haben, hochgradig krebserzeugend. Es hat eine äußerst schwere Reizwirkung auf Haut, Schleimhaut, Lunge und das Zentralnervensystem. Darüber hinaus besteht Sensibilisierungsgefahr.

Darstellung

Diazomethan kann ausgehend von einem Nitrosamin (z. B. Nitrosomethylharnstoff bzw. Nitrosomethylurethan) synthetisch gewonnen werden. Man ersetzt diese Edukte heute jedoch weitgehend, da Nitrosamine sehr giftig und krebserzeugend sind.

N-Methyl-N-Nitrosoharnstoff reagiert mit Kalilauge in Diethylether zu Diazomethan, Ammoniak, Kaliumcarbonat und Wasser.

Die Trennung der Produkte erfolgt dadurch, dass das entstandene Diazomethan sich im Lösungsmittel Diethylether löst, während das Nebenprodukt (Kaliumcarbonat) ausfällt.

Auf alternative Methoden wird hier nicht eingegangen. Es sei noch darauf hingewiesen, dass es auch spezielle „Diazomethan-Apparaturen“ gibt, die für die Herstellung von Diazomethan konzipiert wurden. Solche Apparaturen haben keine Schliffe (= keine rauen Oberflächen!) und sind speziell abgedichtet.

Verwendung

Diazomethan ist ein gutes und starkes Methylierungsmittel und wird in der chemischen Industrie wie auch im Forschungslabor ausschließlich als Lösung in Diethylether im kleineren Maßstab verwendet. Es ist ein sehr starkes Nukleophil und besitzt mit N₂ eine gute Abgangsgruppe. Es eignet sich insbesondere für die einfache und effektive Herstellung von Methylestern der Carbonsäuren. Heute ist die Bedeutung jedoch nicht mehr so groß wie früher, da Diazomethan an sich äußerst gefährlich und giftig ist. Zudem sind viele Edukte zur Herstellung von Diazomethan hochgradig giftig und krebserzeugend (cancerogen). Meist weicht man heute auf Alternativen aus - obwohl die Methylierung mit Diazomethan an sich eine sehr „saubere“ Synthese ist.

Eine weitere Anwendung findet Diazomethan bei der Homologiserung von Carbonsäuren wie etwa bei der Herstellung von β-Aminosäuren aus ihren natürlichen Vorläufern.

Entsorgung

Die Zersetzung ist relativ einfach, da man sich die Reaktivität von Diazomethan zu Nutze macht. Die Diazomethanlösung wird langsam mit verdünnter Essigsäure versetzt, bis die Lösung ihre typische Gelbfärbung verliert. Dabei bildet sich Essigsäuremethylester.

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