Алкоксид
В химии алкоксид следовательно , представляет собой сопряженное основание спирта и , состоит из органической группы, связанной с отрицательно заряженным атомом кислорода . Они написаны как РО − , где R – органильный заместитель . Алкоксиды являются сильными основаниями. [ нужна ссылка ] и, когда R не объемистый , хорошие нуклеофилы и хорошие лиганды . Алкоксиды, хотя обычно и не стабильны в протонных растворителях, таких как вода, широко встречаются в качестве промежуточных продуктов в различных реакциях, включая синтез эфира Вильямсона . [1] [2] Алкоксиды переходных металлов широко используются в покрытиях и в качестве катализаторов . [3] [4]
Еноляты – ненасыщенные алкоксиды, полученные депротонированием Связь C-H соседствует с кетоном или альдегидом . Нуклеофильный центр простых алкоксидов расположен на кислороде, тогда как нуклеофильный центр енолятов делокализован как на углеродном, так и на кислородном участках. Инолаты также представляют собой ненасыщенные алкоксиды, полученные из ацетиленовых спиртов.
Феноксиды являются близкими родственниками алкоксидов, в которых алкильная группа заменена фенильной. Фенол более кислый, чем обычный спирт; таким образом, феноксиды соответственно менее основные и менее нуклеофильные, чем алкоксиды. Однако с ними часто легче обращаться, и они дают более кристаллические производные, чем алкоксиды.
Структура
[ редактировать ]Алкоксиды щелочных металлов часто представляют собой олигомерные или полимерные соединения, особенно когда группа R небольшая (Me, Et). [3] [ нужна страница ] Алкоксид-анион является хорошим мостиковым лигандом , поэтому многие алкоксиды содержат М 2 О или М 3 О. Связи В растворе производные щелочных металлов демонстрируют сильные ионные пары, как и ожидалось для производных щелочных металлов сильноосновного аниона.
Подготовка
[ редактировать ]От восстановления металлов
[ редактировать ]Алкоксиды могут быть получены несколькими способами, начиная с спирта . Высоковосстанавливающие металлы непосредственно реагируют со спиртами с образованием алкоксидов соответствующих металлов. Спирт служит кислотой , а водород образуется как побочный продукт. Классический случай — метоксид натрия, полученный добавлением металлического натрия к метанолу : [ нужна ссылка ]
- 2 CH 3 OH + 2 Na → 2 CH 3 ONa + H 2
Вместо натрия можно использовать другие щелочные металлы , а вместо метанола можно использовать большинство спиртов. Обычно спирт используют в избытке и оставляют в качестве растворителя в реакции. Таким образом, используют спиртовой раствор алкоксида щелочного металла. Другая подобная реакция происходит, когда спирт реагирует с гидридом металла, таким как NaH. Гидрид металла отрывает атом водорода от гидроксильной группы и образует отрицательно заряженный алкоксид-ион.
Характеристики
[ редактировать ]Реакции с алкилгалогенидами
[ редактировать ]Алкоксид-ион и его соли реагируют с первичными алкилгалогенидами в SN реакции 2 с образованием простого эфира посредством синтеза эфира Вильямсона . [1] [2]
Гидролиз и переэтерификация
[ редактировать ]Алифатические алкоксиды металлов разлагаются в воде , как это суммировано в этом идеализированном уравнении:
- Al(OR) 3 + 3 H 2 O → Al(OH) 3 + 3 ROH
В процессе переэтерификации алкоксиды металлов реагируют со сложными эфирами, вызывая обмен алкильных групп между алкоксидом металла и сложным эфиром. Если в центре внимания комплекс алкоксидов металлов, результат тот же, что и при алкоголизе, а именно замена алкоксидных лигандов, но в то же время изменяются алкильные группы сложного эфира, что также может быть основной целью реакции. Например, для этой цели обычно используется метоксид натрия в растворе - реакция, которая используется при производстве биодизельного топлива .
Образование оксоалкоксидов
[ редактировать ]Многие алкоксидные соединения металлов также содержат оксолиганды . Оксо-лиганды обычно возникают в результате гидролиза, часто случайно, и в результате отщепления эфира: [ нужна ссылка ]
- RCO 2 R' + СН 3 О − → RCO 2 CH 3 + R'OH
Термическая стабильность
[ редактировать ]Многие алкоксиды металлов термически разлагаются в диапазоне ≈100–300 °С. [ нужна ссылка ] В зависимости от условий процесса этот термолиз может давать наноразмерные порошки оксидов или металлических фаз. Этот подход лежит в основе процессов создания функциональных материалов, предназначенных для авиации, космоса, электронной и химической промышленности: индивидуальных оксидов, их твердых растворов, сложных оксидов, порошков металлов и сплавов, активных к спеканию. Исследовано также разложение смесей моно- и гетерометаллических алкоксидных производных. Данный метод представляет собой перспективный подход, обладающий преимуществом возможности получения функциональных материалов с повышенной фазовой и химической однородностью и контролируемым размером зерна (в том числе для получения наноразмерных материалов) при относительно низкой температуре (менее 500-900 °С) по сравнению с методом традиционные методики. [ нужна ссылка ]
Иллюстративные алкоксиды
[ редактировать ]| имя | молекулярная формула | комментарий |
|---|---|---|
| Тетраэтилортосиликат | Си(ОЭт) 4 | для золь-гель обработки оксидов Si; Si(OMe) 4 избегают по соображениям безопасности. |
| Изопропоксид алюминия | Ал 4 (О я Пр) 12 | реагент для восстановления Меервейна-Понндорфа-Верли |
| калия трет -бутоксид , | К 4 (О т Это) 4 | основной реагент в спиртовом растворе для реакций элиминирования органических веществ |
[ нужна ссылка ]
Метоксид натрия
[ редактировать ]Метоксид натрия, также называемый метилатом натрия и метанолатом натрия, в чистом виде представляет собой белый порошок. [6] Он используется в качестве инициатора анионной аддитивной полимеризации с оксидом этилена , образуя полиэфир с высокой молекулярной массой. [ нужна ссылка ] И метоксид натрия, и его аналог, полученный с калием, часто используются в качестве катализаторов для промышленного производства биодизеля . В этом процессе растительные масла или животные жиры, которые химически представляют собой триглицериды жирных кислот, переэтерифицируются метанолом с образованием метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК).
Метоксид натрия производится в промышленных масштабах и доступен ряду химических компаний.
Метоксид калия
[ редактировать ]Метоксид калия в спиртовом растворе обычно используется в качестве катализатора переэтерификации при производстве биодизельного топлива . [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Уильямсон, Александр (1850). «Теория Этерификации» . Фил. Маг. 37 (251): 350–356. дои : 10.1080/14786445008646627 . ( Ссылка на отрывок. )
- ^ Jump up to: а б Бойд, Роберт Нилсон; Моррисон, Роберт Торнтон (1992). Органическая химия (6-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис Холл . стр. 241–242. ISBN 9780136436690 .
- ^ Jump up to: а б Брэдли, Дон С .; Мехротра, Рам К .; Ротвелл, Ян П.; Сингх, А. (2001). Алкоксо и арилоксопроизводные металлов . Сан-Диего: Академическая пресса . ISBN 978-0-08-048832-5 .
- ^ Turova, Nataliya Y.; Turevskaya, Evgeniya P.; Kessler, Vadim G.; Yanovskaya, Maria I. (2002). The Chemistry of Metal Alkoxides . Dordrecht: Kluwer Academic Publishers . ISBN 9780792375210 .
- ^ Ункельбах, Кристиан; О'Ши, Донал Ф.; Строманн, Карстен (2014). «Изучение металлирования бензола и толуола основанием Шлоссера: сверхосновной кластер, включающий PhK, PhLi и t BuOLi». Энджью. хим. Межд. Эд. 53 (2): 553–556. дои : 10.1002/anie.201306884 . ПМИД 24273149 .
- ^ «Паспорт безопасности материала метилата натрия (MSDS)» . NOAA.gov. Архивировано из оригинала 18 февраля 2009 г. Проверено 13 апреля 2010 г.
- ^ Г. Кноте; Дж. Краль; Дж. Ван Герпен, ред. (2010), Справочник по биодизелю (2-е изд.), AOCS Press, ISBN 978-1-893997-62-2
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Турова, Наталия Ю. (2004). «Оксоалкоксиды металлов. Синтез, свойства и структуры». Российское химическое обозрение . 73 (11): 1041–1064. Бибкод : 2004RuCRv..73.1041T . дои : 10.1070/RC2004v073n11ABEH000855 . S2CID 250920020 .