Diéthylzinc: Composé chimique

Diéthyzinc
Identification
Synonymes
No CAS	557-20-0
No ECHA	100.008.330
No CE	209-161-3
PubChem	11185
SMILES	CC[Zn]CC PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/2C2H5.Zn/c2*1-2;/h2*1H2,2H3; Std. InChIKey : HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N
Apparence	liquide incolore, odeur désagréable
Propriétés chimiques
Formule	C4H10Zn
Masse molaire	123,5 ± 0,02 g/mol C 38,9 %, H 8,16 %, Zn 52,95 %,
Propriétés physiques
T° fusion	−28 °C
T° ébullition	118 °C
Solubilité	4,140 g·l-1 (eau, 25 °C)
Masse volumique	1,206 5 g·cm-3 (20 °C
Point d’éclair	−40 °C −18 °C (coupelle fermée)
Pression de vapeur saturante	27,7 mbar (25 °C) 3 mbar (30 °C) 92 mbar (50 °C)
Cristallographie
Système cristallin	tétragonal centré
Propriétés optiques
Indice de réfraction	${\displaystyle n_{D}^{20}}$ 1,498
Précautions
SGH,
H225, H250, H252, H260, H314, H336, H361f, H373, H411, P210, P222, P223, P273, P280, P231+P232, P309, P310, P305+P351+P338, P370+P378 et P422 H225 : Liquide et vapeurs très inflammables H250 : S'enflamme spontanément au contact de l'air H252 : Matière auto-échauffante en grandes quantités ; peut s'enflammer H260 : Dégage, au contact de l'eau, des gaz inflammables qui peuvent s'enflammer spontanément H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H336 : Peut provoquer somnolence ou vertiges H361f : Susceptible de nuire à la fertilité. H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes (indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger) H411 : Toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer. P222 : Ne pas laisser au contact de l’air. P223 : Éviter tout contact avec l’eau, à cause du risque de réaction violente et d’inflammation spontanée. P273 : Éviter le rejet dans l’environnement. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P231+P232 : Manipuler sous gaz inerte. Protéger de l’humidité. P309 : En cas d’exposition ou d'un malaise : P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P370+P378 : En cas d’incendie : utiliser … pour l’extinction. P422 : Stocker le contenu sous …
NFPA 704
3 3 3
Transport
X333    3394    Code Kemler : X333 : matière liquide pyrophorique réagissant dangereusement avec l'eau) Numéro ONU : 3394 : MATIÈRE ORGANO-MÉTALLIQUE LIQUIDE PYROPHORIQUE, HYDRORÉACTIVE Classe : 4.2 Étiquettes : 4.2 : Matières sujettes à l'inflammation spontanée 4.3 : Matières qui, au contact de l'eau, dégagent des gaz inflammables
Écotoxicologie
LogP	1,610
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le diéthylzinc, parfois abrégé en DEZn en anglais scientifique, est un corps organozincique hautement pyrophorique, caractérisé par une molécule constituée d'un centre de zinc divalent lié à deux groupes éthyles étalés en deux "aile mobiles" à température ambiante, de formule Zn(C₂H₅)₂.

Il se présente sous la forme d'un liquide mobile et incolore, à l'odeur désagréable, bouillant à 118 °C et s'enflammant à l'air spontanément. C'est un important réactif, un précieux agent de synthèse ou d'éthylation, en chimie organique. Il est disponible dans le commerce, par exemple vendu en solution stabilisée dans l'hexane, l'heptane ou le toluène

Il est obtenu au laboratoire par exemple de façon ancienne par l'action du zinc sur l'iodure d'éthyle ou iodoéthane en présence de sodium métal.

Le chimiste anglais Edward Frankland a le premier synthétisé les premiers composés organo-zinciques en 1848, en particulier le "iodure d'éthylzinc" à partir de zinc et d'iodure d'éthyle, puis par distillation de ce produit le diéthylzinc, en inventant au passage des techniques de synthèse à reflux ou de distillation en atmosphère inerte. Il s'agit du premier corps organozincique purifié découvert^,. Il améliora par la suite la synthèse en utilisant du diéthylmercure comme réactif initial.

Le principe réactionnel, par ailleurs le même pour de nombreux métaux comme le Bi, exige un chauffage au reflux en présence de métaux alcalins :

Zn _{corps simple métal} + 2 C₂H₅I _{"iodure alcoolique"} → Zn(C₂H₅)_{2 corps séparé par distillation} + ZnI_{2 iodure de zinc avec les autres sels métalliques anhydres des métaux présents}

En pratique, le chimiste chauffait au bain-marie dans un ballon bien sec, par exemple un mélange de 75 parties massiques de zinc anhydre en grenaille pour 100 parties d'iodure d'éthyle, avec 7 parties massiques d'alliage ZnNa. Le réacteur est muni d'un réfrigérant ascendant et le milieu réactionnel est un milieu inerte ultra-pur purifié grâce aux techniques du vide.

Une synthèse contemporaine, rapide et efficace, consiste en la réaction d'un mélange 1:1 d'iodoéthane et de bromoéthane avec un alliage cuivre-zinc, source de zinc.

Ce liquide incolore de densité de l'ordre de 1,18 à 1,2 est mobile, réfringent. Il est très réactif à l'air, libérant des fumées blanches d'oxyde de zinc, et surtout il se décompose avec dégagement de lumière en présence de gaz oxygène, de corps halogènes gazeux, comme le chlore, le brome ou l'iode.

Le diéthylzinc C₂H₅)₂Zn est un liquide pyrophorique c'est-à-dire spontanément inflammable. Il peut en effet réagir dans l'air à température ambiante, même sans apport d'énergie initiale, puis s'échauffer et s'enflammer et brûler avec une flamme bleue. Il peut aussi s'enflammer spontanément s'il est placé dans un milieu à base de dioxyde de carbone. En contact avec l'eau, il réagit violemment, il relâche rapidement des gaz inflammables qui s'enflamment spontanément.

La molécule de diéthylzinc en milieu inerte se décompose au-dessus de 200 °C, libérant essentiellement du gaz éthane, du zinc métal (poudre de zinc) et d'autres hydrocarbures à faible masse moléculaire, résultat de réactions radicalaires.

Le diéthylzinc conservé en milieu anhydre et inerte permettait au laboratoire d'obtenir d'autres corps métaux-diéthyles, comme le mercure-éthyl et le silicium-éthyl, par simples réactions de déplacement.

Zn(C₂H₅)_{2 zinc-éthyl} + HgCl_{2chlorure mercurique} → Hg(C₂H₅)_{2 mercure éthylé} + ZnCl_{2 chlorure de zinc}

Zn(C₂H₅)_{2 zinc-éthyl} + SiCl_{2chlorure de silicium} → Si(C₂H₅)_{2 silicium éthylé} + ZnCl_{2 chlorure de zinc}

Sa manipulation efficace requiert la maîtrise des diverses techniques en atmosphère inerte. Outre l'auto-inflammation avec l'air ou l'oxygène, le corps diéthylzinc présente un risque d'explosion en contact avec les oxydants forts, mais aussi les alcènes en présence de diiodométhane et le dioxyde de soufre. Il réagit dangereusement avec les halogènes, les agents oxydants triviaux, l'eau, le trichlorure d'arsenic, l'hydrazine, le méthanol et les composés nitro.

Il présente des risques la santé, de façon aiguë ou chronique. Il est dangereux pour la vie aquatique.

Le diéthylzinc pur cristallise en dessous de −28 °C dans un système cristallin tétragonal, à réseau de Bravais à symétrie tétragonale centrée et de groupe d'espace I4₁md. À l'état solide, le diéthylzinc présente des centres Zn presque linéaires. La longueur de liaison Zn-C est de 194,8 ± 0,5 pm, et l'angle de liaison C-Zn-C est légèrement plié à 176,2(4)°. La structure en phase gazeuse présente une distance Zn-C presque similaire (195,0(2) pm).

Agent de synthèse en chimie

Malgré le danger de sa nature hautement pyrophorique, le diéthylzinc est un important réactif chimique. Il est utilisé en synthèse organique comme source de carbanion éthyle dans les réactions d'additions sur les groupes carbonyle, par exemple l'addition asymétrique d'un groupe éthyle sur le benzaldéhyde and imines.

Il est également couramment utilisé en association avec le diiodométhane dans le réarrangement de Simmons-Smith, pour convertir les alcènes en groupes cyclopropyle^,.

Il est moins nucléophile que les organolithiens ou les réactifs de Grignard proches, il peut donc être utilisé comme nucléophile plus « doux » si besoin.

Source de zinc métal

Il est aussi utilisé de façon extensive en chimie des matériaux comme une source en zinc dans la synthèse de nanoparticules de zinc ou encore de dépôts en microélectronique (dopant potentiel) ou dans la lutte anti-corrosion d'installations spécifiques.

Comme le zinc réagit avec le soufre, on le retrouve en particulier pour la formation de coquille de sulfure de zinc pour les boîtes quantiques de type coquille/noyau.

Source de radicaux éthyles... ou de cations

En chimie des polymères, il est peut-être utilisé partiellement comme catalyseur pour la polymérisation à navette de chaîne (en).

Autres

L'utilisation du diéthylzinc n'est pas limitée à la chimie organique ou la synthèse chimique. Du fait de sa grande réactivité dans l'air, il est utilisé en petites quantités comme hypergolique ou liquide à « auto-inflammation » pour carburant pour fusée — il s'allume en contact avec un oxydant, ainsi le moteur de la fusée a seulement besoin d'une pompe, sans besoin d'une étincelle pour l'allumage.

Le diéhylzinc a aussi fait l'objet de recherches par la Bibliothèque du Congrès des États-Unis comme moyen de désacidification de masse de livres imprimés sur du papier à base de pâte de bois. Les vapeurs de diéthylzinc neutraliseraient en théorie les résidus acides dans le papier, laissant des résidus légèrement alcalins d'oxyde de zinc. Si les premiers résultats furent encourageants, le projet fut finalement abandonné, la méthode posant de nombreux problèmes. Le plus gênant fut sans doute que le prototype final ait souffert d'une série d'explosions résultant du contact entre des quantités infimes de diéthylzinc et de vapeur d'eau dans la chambre de test.