Trimethylaluminium

Trimethylaluminium
Structuurformule en molecuulmodel
	Molecuulmodel van trimethylaluminium
Algemeen
Molecuulformule	(monomeer) C3H9Al ; (dimeer) C6H18Al2
IUPAC-naam	trimethylalumaan
Andere namen	trimethylaluminium
Molmassa	144,18 g/mol
SMILES	C[Al](C)C
CAS-nummer	75-24-1
PubChem	16682925
Wikidata	Q416321
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
H-zinnen	H250 - H260 - H314
EUH-zinnen	EUH014
P-zinnen	P210 - P231+P232 - P280 - P305+P351+P338 - P370+P378 - P422
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vloeibaar
Kleur	kleurloos
Dichtheid	0,752 g/cm³
Smeltpunt	15 °C
Kookpunt	125 °C
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal	Scheikunde

Trimethylaluminium (afgekort tot TMA) is een verbinding met de formule Al₂(CH₃)₆, meestal korter geschreven als Al₂Me₆ of (AlMe₃)₂. Een betere naam voor de verbinding zou dus hexamethyldialuminaan zijn (zie verder onder: Structuur en binding). Deze pyrofore, kleurloze vloeistof is een industrieel belangrijke organoaluminiumverbinding. De verbinding geeft witte rook (aluminiumoxide) als het met lucht in aanraking komt.

Synthese

De synthese van trimethylaluminium is een tweestapsproces dat zich als volgt laat samenvatten:

{\ce {2 Al + 6 CH3Cl + 6 Na -> Al2(CH3)6 + 6 NaCl}}

Trimethylaluminium is pyrofoor, een eigenschap die aparte veiligheidsproblemen oplevert bij de verwerking ervan. Om deze reden wordt het vaak gecomplexeerd met het tertiaire amine tri-ethyleendiamine (DABCO).^[1]

Structuur en binding

Trimethylaluminium vormt een dimeer, analoog in structuur en bindingstype aan diboraan. Net als in diboraan worden de twee aluminiumatomen via een 3-center-2-elektronbinding aan elkaar gekoppeld: de gedeelde methylgroepen vormen bruggen tussen de twee aluminiumatomen. De bindingslengte tussen een eindstandig koolstofatoom en aluminium bedraagt 197 pm, voor de afstand tussen de koolstofatomen en aluminium in de bruggen wordt 214 pm gevonden.^[2] De koolstofatomen in de bruggen worden door vijf buuratomen omringd: drie waterstofatomen en twee aluminiumatomen. De methylgroepen verwisselen snel van plaats, zowel intramoleculair (binnen één molecule) als intermoleculair (tussen moleculen).

3-center-2-elektronbindingen zijn het kenmerk bij uitstek van elektrondeficiënte moleculen en deze stoffen hebben een sterke neiging tot reactie met Lewisbasen waardoor meer standaard 2-center-2-elektronbindingen ontstaan. Zo worden met amines adducten gevormd van het type R₃N-AlMe₃. Een andere reactie die leidt tot verbindingen die de octetregel wel volgen is de reactie van Al₂Me₆ met aluminiumchloride tot (AlMe₂Cl)₂.

Het monomeer, AlMe₃, waarin een aluminiumatoom aan drie methylgroepen gebonden is niet bekend.

Toepassingen

De voornaamste toepassing van trimethylaluminium is de productie van methylaluminoxaan (Al(CH₃)O)_n), een verbinding die gebruikt wordt in combinatie met Ziegler-Natta-katalysatoren bij de polymerisatie van alkenen.
Het Tebbe-reagens, dat gebruikt wordt om esters en ketonen te methyleneren wordt uit trimethylaluminium gemaakt.
Vanuit sondeerraketten wordt trimethylaluminium in de hogere lagen van de atmosfeer gebracht om daar windpatronen te onderzoeken. Het geeft witte rook als het aan de lucht wordt blootgesteld.
In de productie van halfgeleiders wordt de stof gebruikt om dunne lagen diëlektricum zoals Al₂O₃ aan te brengen via processen als chemical vapor deposition of atomic layer deposition.
In een reactie waarbij ook Cp₂ZrCl₂ aanwezig is, addeert (CH₃)₂Al-CH₃ over de drievoudige binding in alkynen, waarbij vinyl-aluminiumverbindingen gevormd worden. Deze verbindingen worden vervolgens in de organische synthese ingezet bij reacties die bekendstaan als carboaluminering.^[3]

Productie van halfgeleiders

Bij de productie van halfgeleiders worden hoge eisen gesteld aan de zuiverheid van de uitgangsstoffen. Trimethylaluminium dat voor dit doel wordt gebruikt wordt streng gecontroleerd op de aanwezigheid (of afwezigheid) van andere elementen, oxiden en organische stoffen. Het wordt bijvoorbeeld ingezet bij de productie van onder meer AlAs, AlN, AlP, AlSb, AlGaAs, AlInGaAs, AlInGaP, AlGaN, AlInGaN en AlInGaNP.

Externe link

(en) MSDS van trimethylaluminium^{[dode link]}

Bronnen, noten en/of referenties

↑ Biswas, K.; Prieto, O.; Goldsmith, P. J.Woodward, S. (2005). Remarkably Stable (Me₃Al)₂DABCO and Stereoselective Nickel-Catalyzed AlR₃ (R = Me, Et) Additions to Aldehydes. Angewandte Chemie International Edition 44 (15): 2232–2234. PMID 15768433. DOI: 10.1002/anie.200462569.
↑ Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001 ISBN 0-12-352651-5
↑ Negishi, E.; Matsushita, H.. Palladium-Catalyzed Synthesis of 1,4-Dienes by Allylation of Alkenyalane: α-Farnesene [1,3,6,10-Dodecatetraene, 3,7,11-trimethyl-]. J. Org. Chem..

[1] Biswas, K.; Prieto, O.; Goldsmith, P. J.Woodward, S. (2005). Remarkably Stable (Me₃Al)₂DABCO and Stereoselective Nickel-Catalyzed AlR₃ (R = Me, Et) Additions to Aldehydes. Angewandte Chemie International Edition 44 (15): 2232–2234. PMID 15768433. DOI: 10.1002/anie.200462569.

[2] Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001 ISBN 0-12-352651-5

[3] Negishi, E.; Matsushita, H.. Palladium-Catalyzed Synthesis of 1,4-Dienes by Allylation of Alkenyalane: α-Farnesene [1,3,6,10-Dodecatetraene, 3,7,11-trimethyl-]. J. Org. Chem..

[1]

[2]

[3]