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.
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.
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 :
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.
Алкоксид-ион и его соли реагируют с первичными алкилгалогенидами в реакции SN 2 с образованием простого эфира посредством синтеза эфира Вильямсона. [ нужна цитата ]
Алифатические алкоксиды металлов разлагаются в воде , как это суммировано в этом идеализированном уравнении:
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 .
Многие алкоксидные соединения металлов также содержат оксолиганды . Оксо-лиганды обычно возникают в результате гидролиза, часто случайно, и в результате отщепления эфира:
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 ]
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 обычно используется в качестве катализатора переэтерификации при производстве биодизеля . [ нужна цитата ]