Tetramethylzinn

Vorlage:Infobox Chemikalie

Tetramethylzinn, mit der Konstitutionsformel Sn(CH₃)₄, ist eine der einfachsten metallorganischen Zinnverbindungen. Die klare, farblose, dünnflüssige, leicht flüchtige Flüssigkeit hat einen unangenehmen Geruch.<ref name="Legrum">Wolfgang Legrum: Riechstoffe, zwischen Gestank und Duft, Vieweg + Teubner Verlag (2011) S. 68–69, ISBN 978-3-8348-1245-2.</ref> Tetramethylzinn kann zur Methylierung von organischen und anorganischen Halogeniden verwendet werden.

Gewinnung und Darstellung

Tetramethylzinn kann durch Reaktion des Grignard-Reagenz Methylmagnesiumiodid mit Zinn(IV)-chlorid (SnCl₄) hergestellt werden:<ref name="Scott">Vorlage:Cite journal</ref>

<math>\mathrm{ 4\ IMgCH_3\ +\ SnCl_4\ \rightarrow \ Sn(CH_3)_4\ +\ 4\ MgICl}</math>

Auch metallorganische Verbindungen anderer Elemente, wie Methylaluminiumverbindungen, können zur Methylierung von SnCl₄ eingesetzt werden.<ref name="Methylierung">Vorlage:Literatur</ref>

<math>\mathrm{ 4\ Al(CH_3)_3\ +\ 3\ SnCl_4\ \rightarrow \ 3\ Sn(CH_3)_4\ +\ 4\ AlCl_3}</math>

Ebenso können SnCl₄ und Methylchlorid direkt in Gegenwart von Natrium miteinander umgesetzt werden (Wurtz-Reaktion):<ref name="Methylierung" />

<math>\mathrm{ 4\ ClCH_3\ +\ SnCl_4\ +\ 8\ Na\ \rightarrow \ Sn(CH_3)_4\ +\ 8\ NaCl}</math>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Tetramethylzinn ist leichtentzündlich, mit einem Flammpunkt von −12 °C und einer unteren Explosionsgrenze von 1,9 Vol-%.<ref name="Merck" /> Es hat eine Dichte von 1,29 g·cm⁻³ und einen Brechungsindex von 1,4410. Es ist nahezu unlöslich in Wasser aber gut mischbar mit unpolaren organischen Lösungsmitteln. Im Molekül ist das zentrale Zinnatom – äquivalent zum zentralen Kohlenstoffatom in Neopentan – von den vier Methylgruppen in einer tetraedrischen Anordnung umgeben. Die Stärke der Sn–C-Bindung wird mit 297 kJ/mol angenommen.<ref name="Fischer" />

Chemische Eigenschaften

Tetramethylzinn ist aufgrund der guten Abschirmung des zentralen Metallatoms und der geringen Polarität der Sn–C-Bindung an der Luft stabil und weitgehend hydrolyseunempfindlich. Tetramethylzinn reagiert mit Säurechloriden unter Bildung von Methylketonen und mit Arylhalogeniden unter Bildung von Arylmethylketonen:

<math>\mathrm{ Sn(CH_3)_4\ +\ RC(O)Cl\ \rightarrow \ RC(O)CH_3\ +\ ClSn(CH_3)_3}</math>

Auch auf anorganische Halogenide, wie SnCl₄ oder BBr₃, können vom Tetramethylzinn Methylgruppen übertragen werden:

<math>\mathrm{ 3\ Sn(CH_3)_4\ +\ SnCl_4\ \rightarrow \ 4\ ClSn(CH_3)_3}</math>     (Kocheshkov-Umlagerung<ref name="Kocheshkov">Vorlage:Literatur</ref>)

<math>\mathrm{ Sn(CH_3)_4\ +\ 2\ BBr_3\ \rightarrow \ 2\ Br_2BCH_3\ +\ Br_2Sn(CH_3)_2}</math>

Verwendung

• im MOCVD-Verfahren (Metalorganic Chemical Vapour Deposition) bei der Herstellung von hochwertigen Zinn oder Zinnoxidfilmen für Solarzellen oder Gassensoren durch thermische Zersetzung bei 400–650 °C.<ref name="Fischer">Vorlage:Literatur</ref><ref name="Okajima">Vorlage:Literatur</ref><ref name="Bruckner-Lea">Vorlage:Literatur</ref>

<math>\mathrm{ Sn(CH_3)_4\ +\ 8\ O_2 \quad \xrightarrow[- 6\ H_2O,\ - 4\ CO_2]{470\ ^\circ C} \ SnO_2 }</math>

• als Cokatalysator bei der Polymerisation von Cycloolefinen (Metathese). Im ersten Schritt bilden sich die entsprechenden aktiven Wolfram-Katalysatoren<ref name="Lechner">Vorlage:Literatur</ref><ref name="Janiak">Vorlage:Literatur</ref>, Methyltrioxorhenium (MTO)<ref>Vorlage:Patent</ref> oder andere Rheniumkatalysatoren durch Methylierung des Zentralatoms:<ref>Vorlage:Patent</ref>

<math>\mathrm{ WCl_6\ +\ 2\ Sn(CH_3)_4 \quad \xrightarrow[- 2\ ClSn(CH_3)_3]{} \quad Cl_4W(CH_3)_2\ \quad \xrightarrow[- CH_4]{} \quad Cl_4W{=}CH_2}</math>

<math>\mathrm{ Re_2O_7\ +\ Sn(CH_3)_4\ \rightarrow \ \underbrace {O_3ReCH_3}_{(MTO)}\ +\ O_3ReOSn(CH_3)_3}</math>

Sicherheitshinweise

Tetramethylzinn ist wie viele andere organische Zinnverbindungen als giftig eingestuft und muss daher mit entsprechender Vorsicht gehandhabt werden.

• Toxizität gegenüber Fischen, LC₅₀: Dosis 6,44 mg/l (48 h) Oryzias latipes (Roter Killifisch).
• Toxizität gegenüber Daphnien und anderen wirbellosen Wassertieren, EC₅₀: Dosis: 40 mg/l (24 h) Daphnia magna (Großer Wasserfloh).<ref name="Merck" />

Zinnorganische Verbindungen schädigen das zentrale Nervensystem, was zu Krämpfen, Narkose und Atemlähmung führen kann. Es wird berichtet, dass Tetramethylzinn, welches – neben Triethyl- und Trimethylzinnverbindungen – bei der Produktion von Solarzellen eingesetzt wird, in Säugetieren rasch zu Trimethylzinn-Einheiten dealkyliert wird. Tierversuche zeigen, dass Trimethylzinn auf das zentrale Nervensystem wirkt und zu Vergiftungen führen kann, welche sich in reversiblen Nervenschäden bis zum Tod manifestieren können.<ref>L. D. Hamilton, W. H. Medeiros, P. D. Moskowitz, K. Rybicka: Toxicology of tetramethyltin and other organometals used in photovoltaic cell manufacture, AIP Conf. Proc., 1988, Volume 166, Issue 1, S. 54–66; Vorlage:DOI.</ref>

Literatur

• Vorlage:Literatur

Einzelnachweise

<references> <ref name="MAK">Vorlage:Literatur</ref> </references>