stringtranslate.com

Алкоксид

Строение метоксид-аниона. Хотя алкоксиды щелочных металлов не являются солями и имеют сложную структуру, химически они ведут себя как источники RO - .
Строение метоксид-иона.

В химии алкоксид представляет собой сопряженное основание спирта и, следовательно , состоит из органической группы, связанной с отрицательно заряженным атомом кислорода . Их записывают как RO− , где R — органильный заместитель . Алкоксиды являются сильными основаниями и, если R не объемистый , хорошими нуклеофилами и хорошими лигандами . 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 для покрытий и в качестве катализаторов . [3] [4]

Еноляты представляют собой ненасыщенные алкоксиды, полученные депротонированием связи C-H, соседней 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 — близкие родственники алкоксидов, в которых алкильная группа заменена производным бензола . 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 производные алкоксидов.

Состав

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 связи M 2 O или M 3 O. В растворе производные щелочных металлов демонстрируют сильные ионные пары, как и ожидалось для производных щелочных металлов сильноосновного аниона.

Структура кластера Li 4 (OBu-t) 4 (thf) 3 , подчеркивающая склонность алкоксидов к агрегации и связыванию эфирных лигандов. [5]
  Углерод (С)
  Литий (Li)
  Кислород (О)
  Водород (Н)

Подготовка

От восстановления металлов

Алкоксиды могут быть получены несколькими способами, начиная с спирта . Высоковосстанавливающие металлы непосредственно реагируют со спиртами, образуя соответствующие алкоксиды металлов. Спирт служит кислотой , а водород образуется как побочный продукт. Классический случай — метоксид натрия , полученный добавлением металлического натрия к метанолу :

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

Реакции с алкилгалогенидами

Алкоксид-ион и его соли реагируют с первичными алкилгалогенидами в реакции SN 2 с образованием простого эфира посредством синтеза эфира Вильямсона. [ нужна цитата ]

Гидролиз и переэтерификация

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 — реакция, которая используется при производстве биодизельного топлива .

Образование оксоалкоксидов

Многие алкоксидные соединения металлов также содержат оксолиганды . Оксо-лиганды обычно возникают в результате гидролиза, часто случайно, и в результате отщепления эфира:

RCO 2 R' + CH 3 O → RCO 2 CH 3 + R'OH

Термическая стабильность

Многие алкоксиды металлов термически разлагаются в диапазоне ≈100–300 °С. 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 цитата ]

Иллюстративные алкоксиды

Метоксид натрия

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 цитация ] И метоксид натрия, и его аналог, приготовленный 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

Метоксид калия обычно используется в качестве катализатора переэтерификации при производстве биодизеля . [ нужна цитата ]

Рекомендации

  1. ^ Уильямсон, Александр (1850). «Теория этерификации». Фил. Маг. 37 (251): 350–356. дои : 10.1080/14786445008646627.(Ссылка на отрывок.)
  2. ^ Бойд, Роберт Нилсон; Моррисон, Роберт Торнтон (1992). Органическая химия (6-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис Холл . стр. 241–242. ISBN 9780136436690.
  3. ^ аб 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.
  4. ^ Турова, Наталия Ю.; Туревская Евгения П.; Кесслер, Вадим Георгиевич; Яновская, Мария Ивановна (2002). Химия алкоксидов металлов . Дордрехт: Kluwer Academic Publishers . ISBN 9780792375210.
  5. ^ 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.
  6. ^ «Паспорт безопасности материала метилата натрия (MSDS)» . NOAA.gov. Архивировано из оригинала 18 февраля 2009 г. Проверено 13 апреля 2010 г.

дальнейшее чтение