甲烷-D4 | 558-20-3

• 物质功能分类: 化学试剂 - 氘代试剂
• 分子结构分类: 有机化合物 - 碳氢化合物 - 饱和烃
• 中文名称: 甲烷-D4
• 英文名称: d₄-MeOH
• 英文别名: methane；(2H4)Methane；tetradeuteriomethane
• CAS: 558-20-3
• 化学式: CH₄
• 分子量: 20.011
• InChiKey: VNWKTOKETHGBQD-JQYAHLJZSA-N

物化性质

• 熔点：
  −183 °C(lit.)
• 沸点：
  −161 °C(lit.)
• 蒸气密度：
  0.55 (vs air)
• 闪点：
  -18°C

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  0.6
• 重原子数：
  1
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  1.0
• 拓扑面积：
  0
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  0

ADMET

毒理性

• 副作用

其他毒物 - 简单窒息剂

Other Poison - Simple Asphyxiant

来源:Haz-Map, Information on Hazardous Chemicals and Occupational Diseases

安全信息

• 危险品标志：
  F+
• 安全说明：
  S16,S33,S9
• 危险类别码：
  R12
• WGK Germany：
  1
• 危险品运输编号：
  UN 1971 2.1

制备方法与用途

概述

甲烷-D4是甲烷的同位素衍生物，简称CD4。作为最简单的有机物之一，甲烷及其同位素衍生物的分子光谱早在实验研究中就被探讨过，而甲烷也一直是量子化学计算中的重要算例。

分子几何构型

使用HF/6-31G**、B3LYP/6-31G**、MP2/6-31G以及MP4/6-31G等方法对甲烷和甲烷-D4进行了全面的几何构型优化，得出C-H键长为0.1084 nm、C-D键长同样为0.1084 nm，H-C-H键角均为109.5°。这些结果与实验数据高度一致（表1）。

用途

甲烷-D4主要用作核磁共振试剂、制药及合成原料、光电材料改性剂、实验室专用试剂、化学品以及科研和检测中的重要工具。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  甲烷-D4 在 超重氢 作用下， 生成 dideuterio-ditritio-methane
  参考文献：
  名称：

  甲烷的力常数。同位素甲烷的红外光谱和热力学函数

  摘要：

  摘要 使用最新的实验数据计算了对称甲烷 (CY 4 ) 的一般二次价力常数。F 和 G 矩阵元素是针对同位素种类 CY 3 Z 和 CY 2 Z 2 给出的（Y 和 Z 是 H、D 或 T）。CY 3 Z 和CY 2 Z 2 的基频是使用CY 4 力常数计算的。观察到这些同位素甲烷的大部分基本频率。讨论了非谐波校正。根据力常数，计算 CY 3 Z 的简并振动的 zeta 值。各种 H、D 和 T 同位素交换平衡的热力学量 − (F 0 − E 0 0 ) T 、(E 0 − E 0 0 ) T 、S 0 、C p 0 、C p 0 和平衡常数在从 -180°C 到 +1000°C 的七个温度下给出。

  DOI：

  10.1016/0022-2852(59)90057-8
• 作为产物：
  描述：

  二氧化碳 在 重水 作用下， 反应 3.0h， 生成 甲烷-D4
  参考文献：
  名称：

  不锈钢球磨机中 CO2 与 H2O 的定量机械化学甲烷化

  摘要：

  在此，我们实现了在 H2O 存在下，通过不锈钢球的碰撞和摩擦介导的 CO2 到 CH4 的几乎定量和选择性的机械化学转化，无需外部加热。

  DOI：

  10.1246/bcsj.20200105
• 作为试剂：
  描述：

  4-溴苯乙酮 在 甲烷-D4 、 [Co((dimethylglyoximate)BF₂)₂•2H₂O] 作用下， 反应 96.0h， 以95%的产率得到4-bromo<2',2',2'-(2)H3>acetophenone
  参考文献：
  名称：

  Cobaloxime催化的末端炔烃水合而无酸性助催化剂

  摘要：

  钴肟（Co（dmgBF 2）2 ·2H 2 O），一种廉价的第一行过渡金属络合物，在末端炔烃的催化水合下，在中性条件下以良好或优异的收率得到了相应的甲基酮（另外的质子酸和银盐是不需要）。耐受各种官能团，例如烯丙基醚，苄基醚，羧酸酯，酰亚胺，酰胺，硝基和卤素。温和的反应条件以及廉价的特征和催化剂的容易获得性很好地解决了炔烃水合领域中的当前挑战。

  DOI：

  10.1039/c7cc03919k

文献信息

• Activation and functionalisation of the C–H bonds of methane and higher alkanes by a silica-supported tantalum hydride complex
  作者：Véronique Vidal、Albert Théolier、Jean Thivolle-Cazat、Jean-Marie Basset

  DOI：10.1039/c39950000991

  日期：——

  Silica-supported tantalum hydride activates at low temperature the C–H and the C–D bonds of cyclooctane and CD4, respectively, to form the corresponding cyclooctyl and perdeuteriomethyl-tantalum surface complexes; these complexes are transformed under molecular oxygen into the corresponding tantalum-alkoxy derivatives which with acetic acid give rise to the corresponding alkylacetates.

  以二氧化硅支持的钽氢化物在低温下激活环辛烷和 CD4 的 C–H 和 C–D 键，分别形成相应的环辛基和全氘甲基-钽表面络合物；这些络合物在分子氧的作用下转化为相应的钽-烷氧基衍生物，并与醋酸反应生成相应的烷基醋酸酯。
• Reactions of photogenerated fluorine atoms with dopant molecules in solid argon
  作者：E. Ya. Misochko、V. A. Benderskii、A. U. Goldshleger、A. V. Akimov、A. V. Benderskii、C. A. Wight

  DOI：10.1007/bf02495194

  日期：1997.4

  long-range migration of translationally excited flourine atoms. The CH3F−HF complexes and radicalsI are generated by the photolysis of the CH4−F2 heterodimers. The decay of radicalsI is caused by geminate recombination of proximate F...CH3 pairs. RadicalsII are formed in the reaction of translationally excited fluorine atoms with isolated CH4 (CD4) molecules.

  通过 ESR 和 FTIR 光谱确定了在 13-16 K 下三元 Ar-CH4(CD4)-F2 混合物 (1:c:c0,c, c0=0.001-0.01) 的紫外光解产物。这些产物是I型和II型的•CH3(•CD3)自由基和分子 F-HF复合物。后者的特点是拉伸 C-F (1003 cm-1) 和 H-F (3774 cm-1) 振动的红外波段。自由基 I 的 ESR 光谱是不对称的。自由基I的g因子(Δg∼10-3)的各向异性表明自由基的结构是非平面的。II型自由基的ESR谱与具有平面结构(Δg<5·10-5)的基质分离的• (•CD3)自由基的ESR谱相同。在实验条件下，光解形成的配合物量为0.022·c。当光解停止时，自由基 I 在约 103 秒后消失，自由基 II 稳定。稳定的• 和•CD3 自由基的极限浓度分别等于2·10-2·c 和2·10-3·c。提出了产物形成的机制。它基于样品中存在基质分离的
• Gas-phase studies of alkane oxidation by transition-metal oxides. Selective oxidation by CrO+
  作者：H. Kang、J. L. Beauchamp

  DOI：10.1021/ja00284a011

  日期：1986.11

  of alkenes and alkanes occur. In reactions with cyclic alkanes, cyclopropane and cyclobutane yield products characteristic of C-C bond cleavage. In contrast, reactions with cyclopentane and cyclohexane mainly involve dehydrogenation and elimination of H/sub 2/O. A series of hydrogen abstraction reactions are examined to determine the bond dissociation energy D/sup 0/ (CrO/sup +/-H) = 89 +/- 5 kcal

  已经通过使用离子束反应散射技术研究了 CrO/sup +/ 与烷烃的气相反应。CrO/sup +/ 与大于甲烷的烷烃发生容易的反应。CrO/sup +/ 选择性氧化乙烷以形成乙醇。除了可能形成醇外，与较大烷烃的反应更为复杂，产生的产物会发生脱氢和烯烃和烷烃的损失。在与环状烷烃的反应中，环丙烷和环丁烷产生具有 CC 键断裂特征的产物。相比之下，环戊烷和环己烷的反应主要涉及脱氢和消除H/sub 2/O。检查一系列夺氢反应以确定键离解能 D/sup 0/ (CrO/sup +/-H) = 89 +/- 5 kcal mol/sup -1/。这种键能对 CrO/sup +/ 与烷烃的反应机制有影响，导致提出多中心反应中间体的建议，其中烷基 CH 键添加到 Cr/sup +/-O 键作为初始步骤。这得到了对 Cr/sup +/ 与醇反应的检验的支持。
• THE REACTIONS OF CH₃ AND CD₃ RADICALS WITH HYDROGEN AND DEUTERIUM
  作者：T. G. Majury、E. W. R. Steacie

  DOI：10.1139/v52-096

  日期：1952.10.1

  The reaction of CH₃ and CD₃ radicals with hydrogen and deuterium have been investigated, acetone being used as a source of methyl radicals. The results indicate (1) that the substitution of D₂ for H₂ has a considerable effect, (2) the substitution of CD₃ for CH₃ has relatively little effect. (3) It is concluded that, contrary to the results of Burton et al., the activation energy of the reaction[Formula: see text]is 9.7 ± 0.6 kcal.

  CH₃和CD₃自由基与氢和氘的反应已经被研究，丙酮被用作甲基自由基的来源。结果表明：（1）D₂替代H₂有显著影响，（2）CD₃替代CH₃影响相对较小。 （3）得出结论，与Burton等人的结果相反，该反应的活化能为9.7 ± 0.6 kcal。
• Mechanistic and kinetic study of alkane activation by titanium(I) and vanadium(I) in the gas phase. Lifetimes of reaction intermediates
  作者：M. A. Tolbert、J. L. Beauchamp

  DOI：10.1021/ja00284a012

  日期：1986.11

  2-eliminations for both V/sup +/ and Ti/sup +/, where deuterium scrambling may occur in the latter case. It is proposed that some 1,3-elimination of hydrogen also occurs in the reaction of Ti/sup +/ with n-butane. Although the dehydrogenation reactions of V/sup +/ and Ti/sup +/ appear to be similar to those of Ru/sup +/ and Rh/sup +/, there are some important differences in the reactivity of V/sup +/. Extensive

  使用离子束装置研究了 Ti/sup +/ 和 V/sup +/ 与几种氘标记烷烃的反应。观察到的这两种金属离子的主要反应是单脱氢和双脱氢。对于 Ti/sup +/ 也观察到烷烃损失反应，但可能是由于电子激发态。通过使用部分氘代烷烃研究脱氢机制。结果与 V/sup +/ 和 Ti/sup +/ 的 1,2-消除一致，其中在后一种情况下可能发生氘加扰。有人提出，在 Ti/sup +/ 与正丁烷的反应中也会发生一些氢的 1,3-消除。尽管 V/sup +/ 和 Ti/sup +/ 的脱氢反应似乎与 Ru/sup +/ 和 Rh/sup +/ 的脱氢反应相似，但 V/sup +/ 的反应性存在一些重要差异。广泛的加合物形成和大的氘同位素效应与反应中间体一致，与 Ti/sup +/、Ru/sup +/ 和 Rh/sup +/ 相比，V/sup +/ 的寿命相对较长。碰撞稳定性研究用于估计当 Ti/sup