Карбонилација
From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
Во хемијата, карбонилацијата се однесува на реакции кои внесуваат јаглерод моноксид (CO) во органски и неоргански супстрати. Јаглерод моноксидот е изобилно достапен и практично реактивен, па затоа е широко користен како реактант во индустриската хемија. Терминот карбонилација се однесува и на оксидација на протеинските странични синџири .
Органска хемија
Неколку индустриски корисни органски хемикалии се подготвуваат со карбонилации, кои можат да бидат високо селективни реакции. Карбонилациите произведуваат органски карбонили, т.е. соединенија кои содржатC=O функционална група како што се алдехиди (–CH=O ), карбоксилни киселини (–C(=O)OH ) и естри (–C(=O)O– ).[1] Карбонилациите се основа на многу видови реакции, вклучувајќи ги и реакциите на хидроформилација и Репе реакции. Овие реакции бараат метални катализатори, кои го врзуваат и активираат CO.[2] Овие процеси вклучуваат ацилни комплекси на преодни метали како посредници. Голем дел од оваа тема била развиена од Волтер Репе .
Хидроформилација
Хидроформилацијата повлекува додавање на јаглерод моноксид и водород во незаситени органски соединенија, обично со алкени . Вообичаените производи се алдехиди со следната формула:
![{\displaystyle {\mathrm {RCH} {=}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}+{\color {red}{\mathrm {CO} }}\longrightarrow {\mathrm {RCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}{\color {red}{\mathrm {C} }}{\mathrm {H} }{\color {red}{\mathrm {O} }}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ef1d125d101d1f3da9c40da5c830ab8e1c6af208)
Реакцијата бара метални катализатори кои го врзуваат CO, формирајќи средно метални карбонили . Многу од стоковите карбоксилни киселини, т.е. пропионска, маслена, валеријана, итн, како и многу од стоковните алкохоли, т.е. пропанол, бутанол, амил алкохол, се добиени од алдехиди произведени со хидроформилација. На овој начин, хидроформилацијата е порта од алкените до оксигенатите.
Декарбонилација
Многу органски карбонили се подложени на декарбонилација . Вообичаена трансформација вклучува конверзија на алдехиди во алкани, обично катализирани од метални комплекси:[3]
Неколку катализатори се многу активни или имаат широк опсег.[4]
Оцетна киселина и оцетна анхидрид
Големи примени на карбонилација се процесите на оцетна киселина на Монсанто и Катива, кои го претвораат метанолот во оцетна киселина . Во друг голем индустриски процес, оцетниот анхидрид се подготвува со поврзана карбонилација на метил ацетат .[5]
Оксидативна карбонилација
Диметил карбонат и диметил оксалат се произведуваат индустриски со користење на јаглерод моноксид и оксиданс, всушност како извор на CO2+ .[6]
![{\displaystyle {4\,\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {OH} {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}+2\ {\color {red}{\mathrm {CO} }}\longrightarrow {2\,(\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {O} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}{\color {red}{\mathrm {CO} }}+{2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e0ef33fd67892c5ee39474ce506a88a1393c2d33)
Оксидативната карбонилација на метанолот се катализира со бакар(I) соли, кои формираат минливи карбонилни комплекси. За оксидативна карбонилација на алкените, се користат комплекси на паладиум.
Хидрокарбоксилација и хидроестерификација
Во хидрокарбоксилацијата, супстратите се алкените и алкините . Овој метод се користи индустриски за производство на пропионска киселина од етилен користејќи никел карбонил како катализатор:[6]
![{\displaystyle {\mathrm {RCH} {=}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }+{\color {red}{\mathrm {CO} }}\longrightarrow {\mathrm {RCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}{\color {red}{\mathrm {CO} }}{\mathrm {OH} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0c8a73afede060d11546d696f916d2d9c45ff7e6)
Во индустриската синтеза на ибупрофен, бензил алкохол се претвора во соодветната арилацетна киселина преку Pd-катализирана карбонилација:[6]
![{\displaystyle {\mathrm {ArCH} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}})\mathrm {OH} }+{\color {red}{\mathrm {CO} }}\longrightarrow {\mathrm {ArCH} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}})}{\color {red}{\mathrm {CO} }}{\mathrm {OH} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f04a5d3f562cc68ec5d869122802e146130cc1dc)
Акрилната киселина некогаш главно се подготвувала со хидрокарбоксилација на ацетилен.[7]
Синтеза на акрилна киселина користејќи "Репе хемија"; потребен е метален катализатор.
Меѓутоа, во денешно време, претпочитаниот пат до акрилната киселина вклучува оксидација на пропенот, искористувајќи ја неговата ниска цена и високата реактивност на алилната C–H обврзници.
Хидроестерификацијата е како хидрокарбоксилација, но користи алкохоли наместо вода.[8]
![{\displaystyle {\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}+{\color {red}{\mathrm {CO} }}+{\mathrm {MeOH} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}{\color {red}{\mathrm {CO} }}{\mathrm {OMe} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ba634ff9df338b825646990da059ee7c1746e5a9)
Процесот е катализиран од Хермановиот катализатор ,Pd[C
6H
4(CH
2PBu-t)
2]
2 . Под слични услови, други Pd-дифосфини катализираат формирање на поликетони .
Други реакции
Реакцијата Кох е посебен случај на реакција на хидрокарбоксилација која не се потпира на метални катализатори. Наместо тоа, процесот се катализира од силни киселини како што е сулфурна киселина или комбинација на фосфорна киселина и бор трифлуорид . Реакцијата е помалку применлива за едноставниот алкен. Индустриската синтеза на гликолна киселина се постигнува на овој начин:[9]
![{\displaystyle {\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }+{\color {red}{\mathrm {CO} }}+{\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {HOCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}{\color {red}{\mathrm {CO} }}{\mathrm {OH} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/92feb6ec4198da6fa4c9b7b1110d9f73fa1b72ab)
Конверзијата на изобутенот во пивална киселина е исто така илустративна:
![{\displaystyle {\mathrm {Me} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {C} {=}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }+{\color {red}{\mathrm {CO} }}\longrightarrow {\mathrm {Me} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {C} }{\color {red}{\mathrm {CO} }}{\mathrm {OH} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6fa8268aba3a463ff62739fdd9cea343f41ec4db)
Алкил, бензил, винил, арил и алил халиди исто така може да се карбонилизираат во присуство на јаглерод моноксид и соодветни катализатори како што се прашоци од манган, железо или никел .[10]
Remove ads
Карбонилација во неорганската хемија
Метални карбонили, соединенија со формулатаM(CO)
xL_{y} (M = метал; L = други лиганди ) се подготвуваат со карбонилирање на преодните метали. Железото и никелот во прав реагираат директно со CO за да дадат Fe(CO)
5 и Ni(CO)
4, соодветно. Повеќето други метали помалку директно формираат карбонили, како на пример од нивните оксиди или халиди. Металните карбонили се широко користени како катализатори во процесите на хидроформилација и Репе кои ги дискутиравме погоре.[11] Неорганските соединенија кои содржат CO лиганди, исто така, можат да подлежат на декарбонилација, често преку фотохемиска реакција .
Remove ads
Наводи
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads