Yodometano

Yodometano, también llamado yoduro de metilo, y comúnmente abreviado "MeI", es el compuesto químico con la fórmula CH₃I. Es un líquido denso, incoloro y volátil. En términos de estructura química, está relacionado con el metano mediante la sustitución de un átomo de hidrógeno por un átomo de yodo. Las plantaciones de arroz lo emiten naturalmente en pequeñas cantidades. También se produce en grandes cantidades, estimadas en más de 214.000 toneladas al año, por algas y algas marinas en los océanos templados del mundo, y en menor cantidad en la tierra por hongos y bacterias terrestres. Se utiliza en síntesis orgánica como fuente de grupos metilo.

Preparación y manipulación

El yodometano se forma mediante la reacción exotérmica que ocurre cuando se agrega yodo a una mezcla de metanol con fósforo rojo. El reactivo de yodación es triyoduro de fósforo que se forma in situ:

3 CH3OH + PI₃ → 3 CH₃I + H2PO3H

Alternativamente, se prepara a partir de la reacción de sulfato de dimetilo con yoduro de potasio en presencia de carbonato de calcio:

(CH3O)2SO2 + KI → CH₃I + CH₃OSO₂OK

yodometano también se puede preparar mediante la reacción de metanol con yoduro de hidrógeno acuoso:

CH₃OH + HI → CH₃I + H₂O

El yodometano generado se puede destilar de la mezcla de reacción.

El yodometano también se puede preparar tratando yodoformo con hidróxido de potasio y sulfato de dimetilo en etanol al 95 %.

Almacenamiento y purificación

Como muchos compuestos organoiodide, el yododotano se almacena típicamente en botellas oscuras para inhibir la degradación causada por la luz para dar yodo, dando muestras degradadas un tinge purplish. Las muestras comerciales pueden ser estabilizadas por alambre de cobre o plata. Se puede purificar mediante el lavado con Na2S2O3 para eliminar el yodo seguido de la destilación.

Yodometano biogénico

La mayor parte del yodometano se produce por metilación microbiana del yoduro. Los océanos son la principal fuente, pero los arrozales también son importantes.

Reacciones

Reactivo de metilación

El yodometano es un sustrato excelente para las reacciones de sustitución SN2. Está estéricamente abierto al ataque de nucleófilos y el yoduro es un buen grupo saliente. Se utiliza para alquilar nucleófilos de carbono, oxígeno, azufre, nitrógeno y fósforo. Lamentablemente, tiene un peso equivalente elevado: un mol de yodometano pesa casi tres veces más que un mol de clorometano y casi 1,5 veces más que un mol de bromometano. Por otro lado, el clorometano y el bromometano son gaseosos, por lo que son más difíciles de manipular y también son agentes alquilantes más débiles. El yoduro puede actuar como catalizador al hacer reaccionar clorometano o bromometano con un nucleófilo mientras se forma yodometano in situ.

Los yoduros son generalmente caros en comparación con los cloruros y bromuros más comunes, aunque el yodometano es razonablemente asequible; a escala comercial, se prefiere el sulfato de dimetilo, más tóxico, ya que es barato y tiene un punto de ebullición más alto. El grupo saliente yoduro del yodometano puede provocar reacciones secundarias no deseadas. Finalmente, al ser altamente reactivo, el yodometano es más peligroso para los trabajadores de laboratorio que los cloruros y bromuros relacionados.

Por ejemplo, se puede utilizar para la metilación de ácidos carboxílicos o fenoles:

En estos ejemplos, la base (K2CO3 o Li2CO3) elimina el protón ácido para formar el anión carboxilato o fenóxido, que sirve como nucleófilo en la sustitución S_N2.

El yoduro es un material "suave" anión, lo que significa que la metilación con MeI tiende a ocurrir en la superficie "más blanda" Extremo de un nucleófilo ambidentado. Por ejemplo, la reacción con el ion tiocianato favorece el ataque al azufre en lugar del ataque "duro" nitrógeno, lo que conduce principalmente a tiocianato de metilo (CH₃SCN) en lugar de isotiocianato de metilo CH₃NCS. Este comportamiento es relevante para la metilación de enolatos estabilizados como los derivados de compuestos 1,3-dicarbonilo. La metilación de estos y enolatos relacionados puede ocurrir en el átomo de oxígeno más duro o en el átomo de carbono (generalmente deseado). En el caso del yodometano, casi siempre predomina la alquilación C.

Otras reacciones

En el proceso Monsanto y el proceso Cativa, MeI se forma in situ a partir de la reacción de metanol y yoduro de hidrógeno. Luego, el CH₃I reacciona con monóxido de carbono en presencia de un complejo de rodio o iridio para formar yoduro de acetilo, el precursor del ácido acético después de la hidrólisis. Generalmente se prefiere el proceso Cativa porque se requiere menos agua para su uso y hay menos subproductos.

MeI se utiliza para preparar el reactivo de Grignard, yoduro de metilmagnesio ("MeMgI"), una fuente común de "Me^-". El uso de MeMgI ha sido algo reemplazado por el metillitio disponible comercialmente. El MeI también se puede utilizar para preparar dimetilmercurio, haciendo reaccionar 2 moles de MeI con una amalgama de sodio 2/1 molar (2 moles de sodio, 1 mol de mercurio).

El yodometano y otros compuestos orgánicos de yodo se forman en las condiciones de un accidente nuclear grave; después de Chernobyl y Fukushima, se detectó yodo-131 en compuestos orgánicos de yodo en Europa y Japón, respectivamente.

Uso como pesticida

También se había propuesto el uso del yodometano como fungicida, herbicida, insecticida, nematicida y desinfectante del suelo, en sustitución del bromuro de metilo (también conocido como bromometano) (prohibido según el Protocolo de Montreal). Fabricado por Arysta LifeScience y vendido bajo la marca MIDAS, el yodometano está registrado como pesticida en los EE. UU., México, Marruecos, Japón, Turquía y Nueva Zelanda y el registro está pendiente en Australia, Guatemala, Costa Rica, Chile, Egipto e Israel. , Sudáfrica y otros países. Las primeras aplicaciones comerciales del fumigante de suelos MIDAS en California comenzaron en el condado de Fresno en mayo de 2011.

El yodometano había sido aprobado para su uso como pesticida por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos en 2007 como biocida previo a la siembra utilizado para controlar insectos, nematodos parásitos de plantas, patógenos transmitidos por el suelo y semillas de malezas. El compuesto fue registrado para su uso como tratamiento de suelo previo a la siembra de fresas, pimientos, tomates, vides, plantas ornamentales y césped y fresas cultivadas en viveros, frutas de hueso, nueces y árboles coníferos. Después de la fase de descubrimiento en una demanda de consumidores, el fabricante retiró el fumigante alegando su falta de viabilidad en el mercado.

El uso de yodometano como fumigante ha generado preocupación. Por ejemplo, 54 químicos y médicos se pusieron en contacto con la EPA de EE. UU. en una carta, diciendo: "Somos escépticos ante la conclusión de la EPA de EE. UU. de que los altos niveles de exposición al yodometano que probablemente resulten de las aplicaciones de difusión son " 39;aceptable' riesgos. La EPA de EE. UU. ha hecho muchas suposiciones sobre toxicología y exposición en la evaluación de riesgos que no han sido examinadas por revisores científicos independientes para determinar su idoneidad o precisión. Además, ninguno de los cálculos de la EPA de EE. UU. tiene en cuenta la vulnerabilidad adicional del feto y los niños no nacidos a las agresiones tóxicas. El administrador adjunto de la EPA, Jim Gulliford, respondió diciendo: "Confiamos en que al realizar un análisis tan riguroso y desarrollar disposiciones altamente restrictivas que regulen su uso, no habrá riesgos preocupantes", dijo. y en octubre la EPA aprobó el uso de yodometano como fumigante de suelos en Estados Unidos.

El Departamento de Regulación de Pesticidas de California (DPR) concluyó que el yodometano es "altamente tóxico" que "cualquier escenario previsto para el uso de este agente en fumigación agrícola o estructural daría lugar a la exposición de un gran número de personas y, por lo tanto, tendría un impacto adverso significativo en la salud pública", y que un control adecuado de el producto químico en estas circunstancias sería "difícil, si no imposible". En diciembre de ese año se aprobó el yodometano como pesticida en California. El 5 de enero de 2011 se presentó una demanda impugnando la aprobación del yodometano en California. Posteriormente, el fabricante retiró el fumigante y solicitó que el Departamento de Regulación de Pesticidas de California cancelara su registro en California, alegando su falta de viabilidad en el mercado.

Seguridad

Toxicidad y efectos biológicos

Según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, el yodometano presenta niveles de moderados a altos. Toxicidad aguda por inhalación e ingestión. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) enumeran la inhalación, la absorción cutánea, la ingestión y el contacto con los ojos como posibles rutas de exposición a órganos objetivo de los ojos, la piel, el sistema respiratorio y el sistema nervioso central. Los síntomas pueden incluir irritación ocular, náuseas, vómitos, mareos, ataxia, dificultad para hablar y dermatitis. En la toxicidad aguda a dosis altas, como puede ocurrir en accidentes industriales, la toxicidad incluye alteraciones metabólicas, insuficiencia renal, trombosis arterial y venosa y encefalopatía con convulsiones y coma, con un patrón característico de lesión cerebral.

El yodometano tiene una LD50 para administración oral a ratas de 76 mg/kg, y en el hígado sufre una rápida conversión a S-metilglutatión.

En su evaluación de riesgos del yodometano, la EPA de EE. UU. llevó a cabo una búsqueda exhaustiva de literatura científica y médica durante los últimos 100 años en busca de casos reportados de envenenamientos humanos atribuibles al compuesto. Citando a la EPA como fuente, el Departamento de Regulación de Pesticidas de California concluyó: "Durante el siglo pasado, sólo se han informado 11 incidentes de intoxicación por yodometano en la literatura publicada". (Hermouet, C. et al. 1996 & Appel, G.B. et al. 1975) "Una búsqueda bibliográfica actualizada el 30 de mayo de 2007 sobre envenenamiento por yodometano producido sólo un informe de caso adicional." (Schwartz MD, et al. 2005). Todos menos uno fueron accidentes industriales, no agrícolas, y el caso restante de envenenamiento fue un aparente suicidio. El yodometano se utiliza de forma rutinaria y regular en procesos industriales, así como en la mayoría de los departamentos de química de las universidades y facultades para el estudio y el aprendizaje relacionados con una variedad de reacciones químicas orgánicas.

Carcinogenicidad en mamíferos

El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (NIOSH), la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU. y los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. lo consideran un carcinógeno ocupacional potencial. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer concluyó, basándose en estudios realizados después de que el yoduro de metilo fuera incluido en la Proposición 65, que: "El yoduro de metilo no es clasificable en cuanto a su carcinogenicidad para los seres humanos (Grupo 3)." A partir de 2007, la Agencia de Protección Ambiental lo clasifica como "no probable que sea cancerígeno para los humanos en ausencia de una homeostasis alterada de la hormona tiroidea", es decir, es un carcinógeno humano, pero sólo en dosis lo suficientemente grandes como para alterar la función tiroidea (a través del exceso de yoduro). Sin embargo, esta conclusión es cuestionada por Pesticide Action Network, que afirma que la calificación de cáncer de la EPA "parece basarse únicamente en un único estudio de inhalación de ratas en el que el 66% del grupo de control y el 54-62% de los las ratas de los otros grupos murieron antes del final del el estudio". Continúan afirmando: "La EPA parece estar descartando los primeros estudios revisados por pares en favor de dos estudios no revisados por pares realizados por el solicitante de registro que tienen fallas en el diseño y la ejecución". A pesar de las solicitudes de la EPA de EE. UU. a la Pesticide Action Network para que presentara evidencia científica de sus afirmaciones, no lo han hecho.

Fuentes adicionales

• March, Jerry (1992), Química Orgánica Avanzada: Reacciones, Mecanismos y Estructura (4a ed.), Nueva York: Wiley, ISBN 0-471-60180-2
• Sulikowski, G. A.; Sulikowski, M. M. (1999). in Coates, R.M.; Denmark, S. E. (Eds.) Handbook of Reagents for Organic Synthesis, Volumen 1: Reagents, Auxiliares y Catalysts for C-C Bond Formation Nueva York: Wiley, págs. 423 a 26.
• Bolt H. M.; Gansewendt B. (1993). "Mecanismos de carcinogenicidad de metil halides". Crit Rev Toxicol. 23 (3): 237–53. doi:10.3109/10408449309105011. PMID 8260067.