Lo ioduro di metile o iodometano è un alogenuro alchilico di formula molecolare CH3I (in forma simbolica: MeI)Me è il simbolo del metile, CH3–. e formula semistrutturale H3C−I. Può essere considerato come ottenuto dall'acido iodidrico (H−I) per sostituzione di un atomo di idrogeno con un metile (CH3−) oppure dal metano (CH3−H) per sostituzione di un atomo di idrogeno con un atomo di iodio. In chimica è uno dei più semplici metilanti di uso generale e per questo viene ampiamente utilizzato, specie nella sintesi organica.
In natura viene emesso in piccole quantità dalle piantagioni di riso. In agricoltura ne è stato proposto l'utilizzo come agente fumigante in sostituzione del bromuro di metile, bandito dal protocollo di Montréal.
Proprietà e struttura molecolare Lo ioduro di metile è un composto termodinamicamente stabile, la sua formazione dagli elementi è moderatamente esotermica: ΔHƒ° = -13,6 kJ/mol.
A differenza degli altri tre alogenuri di metile (MeF, MeCl, MeBr), che a temperatura ambiente sono gassosi, lo ioduro di metile si presenta come un liquido incolore molto volatile, denso (d = 2,28 g/mL), dall'odore etereo pungente, limitatamente solubile in acqua (≈ 14 g/L, o ≈ 0,1 mol/L), ma miscibile nella maggior parte dei solventi organici, come l'acetone, il benzene e il tetracloruro di carbonio; in alcool ed etere è solubile in ogni proporzione. Il liquido ha una costante dielettrica modesta, εr = 7,0, ma in linea con quelle degli altri ioduri alchilici.
È fotosensibile, esposto all'aria e alla luce tende a imbrunire. Lo ioduro di metile è combustibile (ΔHc° = -800,6 kJ/mol), ma non facilmente infiammabile.
Struttura molecolare Nella molecola CH3I l'atomo centrale di carbonio, che si lega covalentemente a tre atomi di idrogeno e a un atomo di iodio, con quattro legami sigma è pertanto ibridato sp3 ed è allo stato di ossidazione -2.
La molecola CH3I ha forma tetraedrica ma, come per la molecola con H e I scambiati di ruolo (CHI3), la simmetria molecolare è C3v. La molecola è decisamente polare, il suo momento di dipolo è μ = 1,63 D, più di CH2I2 (1,15 D, ioduro di metilene) e di CHI3 (0,80 D, iodoformio).
Dati strutturali Da un'indagine di spettroscopia rotazionale nella regione delle microonde è stato possibile ricavare i principali parametri strutturali della molecola CH3I, come distanze (r) ed angoli di legame (∠), qui di seguito riportati:
r(C−H) = 108,4 pm; r(C−I) = 213,6 pm;
∠(H-C-H) = 111,4°; ∠(H-C-I) = 107,47°
I legami C–H hanno lunghezze praticamente normali (109 pm).
Il valore della distanza C−I si avvicina alla somma dei raggi covalenti di Csp3 e I: (76 + 139) pm = 215 pm, ed è praticamente uguale a quello in CH2I2 (213,5 pm), mentre le distanze in CHI3 (214,5 pm) e in CI4 (215,7 pm) sono appena maggiori.
Sintesi Lo ioduro di metile viene sintetizzato facendo reagire il metanolo con triioduro di fosforo, ottenuto in situ utilizzando iodio e fosforo rosso:
P4 + 6I2 -> 4PI3 3 CH3OH + PI3 -> 3 CH3I + H3PO3
Un metodo di sintesi alternativo sfrutta la metilazione dell'anione ioduro che si attua nella reazione tra il dimetilsolfato e lo ioduro di potassio in presenza di carbonato di calcio:
(CH3)2SO4 + KI -> CH3I + CH3OSO2OK
Lo ioduro di metile può essere purificato tramite distillazione e successivo lavaggio con tiosolfato di sodio per rimuovere tracce di iodio formatesi come impurezze.
Un altro metodo di sintesi utilizza metanolo e ioduro di potassio in presenza di acido solforico:
CH3OH + KI + H2SO4 -> CH3I + KHSO4 + H2O
La reazione viene condotta a bassa temperatura e l'acqua prodotta viene assorbita dall'eccesso di acido solforico, spostando in questo modo l'equilibrio verso destra. Lo iodometano ottenuto può essere distillato dalla miscela di reazione.
Reazioni Lo ioduro di metile è un eccellente substrato per le reazioni SN2, dato che l'atomo di carbonio centrale ha ingombro sterico minimo verso i nucleofili e dato che, inoltre, l'atomo di iodio ad esso lrgato costituisce un ottimo gruppo uscente in quanto la sua base coniugata (lo ioduro) è sia debolissima (HI è un acido forte) che molto polarizzabile. Viene utilizzato per metilare nucleofili contenenti atomi di carbonio, ossigeno, zolfo, azoto e fosforo. Per esempio, può essere impiegato per la metilazione di fenoli e acidi carbossilici:
Un altro esempio è rappresentato dalla metilazione dell'ammoniaca e delle ammine, con formazione di metilammine (ioduri di metilammonio come intermedi) e ioduri di ammonio quaternario (ioduro di tetrametilammonio):
Lo ioduro di metile può essere utilizzato come precursore del reattivo di Grignard ioduro di metilmagnesio, CH3MgI.
Nel processo Monsanto, lo ioduro di metile si forma in situ per reazione tra metanolo e acido iodidrico. Successivamente, CH3I reagisce con il monossido di carbonio in presenza di un complesso di rodio formando CH3COI (ioduro di acetile) che, dopo idrolisi, produce acido acetico.
Sicurezza Tossicità ed effetti biologici Lo iodometano presenta una tossicità acuta da moderata ad alta per inalazione e ingestione. Il Centers for Disease Control and Prevention (CDC) elenca l'inalazione, l'assorbimento cutaneo, l'ingestione e il contatto con gli occhi come possibili vie di esposizione con gli organi bersaglio degli occhi, della pelle, del sistema respiratorio e del sistema nervoso centrale. I sintomi possono includere irritazione agli occhi, nausea, vomito, vertigini, atassia, linguaggio confuso e dermatite. Nella tossicità acuta ad alte dosi, come può verificarsi in incidenti sul lavoro, la tossicità include disturbi metabolici, insufficienza renale, trombosi venosa e arteriosa ed encefalopatia con convulsioni e coma, con un pattern caratteristico di danno cerebrale.
Lo iodometano ha una LD50 per la somministrazione orale ai ratti di 76 mg/kg e nel fegato subisce una rapida conversione in S-metilglutatione. È classificato come potenzialmente cancerogeno da varie agenzie attive nell'ambito medico e ambientale. Lo IARC lo pone all'interno della categoria 3 (classificazione impossibile riguardo all'azione cancerogena per l'uomo).
La sua tossicità deriva dalla sua potente azione metilante: gli enzimi contenenti gruppi solfidrili -SH risentono particolarmente dell'effetto di questo tipo di sostanze, e vengono inibiti. A risentirne in particolare è il sistema nervoso centrale, dove la mancanza di questi enzimi provoca danni gravi.
Note
Voci correlate
Alogenuri alchilici Metilazione Sostituzione nucleofila alifatica Fluorometano Clorometano Bromometano Acido iodidrico
Altri progetti
Categoria:Alometani Categoria:Organoioduri