Carbonilare
Carbonilarea este o reacție chimică care introduce monoxid de carbon în substraturi organice sau anorganice . Monoxidul de carbon este un reactiv disponibil pe scară largă, cu o reactivitate care îl face convenabil pentru utilizarea sa largă în chimia industrială .
Chimie organica
Mai mulți compuși chimici de interes industrial sunt preparați folosind carbonilări, care pot fi reacții foarte selective. Carbonilările produc carbonili organici sau compuși care conțin grupa funcțională C = O, cum ar fi aldehidele , acizii carboxilici și esterii . [1] [2]
Hidroformilare
Hidroformilarea implică adăugarea de monoxid de carbon și hidrogen la compuși organici nesaturați, de obicei alcheni . De obicei, produsele sunt aldehide:
- RCH = CH 2 + H 2 + CO → RCH 2 CH 2 CHO
Reacția necesită un catalizator metalic care leagă monoxidul de carbon, hidrogenul și alchena, permițând acestor substraturi să se combine în sfera sa de coordonare.
Decarbonilarea
Mulți carbonili organici suferă decarbonilare. Un proces obișnuit de decarbonilare implică conversia aldehidelor în alcani , de obicei catalizate de complexe metalice: [3]
- RCHO → RH + CO
De obicei, decarbonilarea este un proces nedorit deoarece se pierde o grupare funcțională. Aceste reacții au loc prin hidruri de acil metal. Cetonele și alți compuși carbonilici sunt mai rezistenți la decarbonilare decât aldehidele.
Reacția lui Reppe
Reacția Reppe, numită în onoarea lui Walter Reppe , este o reacție care adaugă monoxid de carbon și un donator de acid acid la un substrat organic. Principala sa aplicație este în procesul Monsanto pentru sinteza acidului acetic , care produce acid acetic folosind metanol . Anhidrida acetică este produsă printr-o carbonilare similară a acetatului de metil . [4] Alchenele și alchinele sunt substraturile hidrocarboxilărilor și hidroesterificărilor aferente. Hidrocarboxilarea este utilizată industrial pentru a produce acid propionic din etilenă :
- H 2 C = CH 2 + H 2 O + CO → CH 3 CH 2 COOH
Aceste reacții folosesc metale de tranziție , cum ar fi rodiul sau altele, ca catalizatori capabili să lege monoxidul de carbon și să îl activeze. În sinteza industrială a ibuprofenului , un alcool benzilic este transformat în acid carboxilic corespunzător printr-o reacție catalizată de paladiu : [1]
- ArCH (CH3) OH + CO → ArCHJ (CH3) COOH
În hidroesterificare, în loc de apă se adaugă un alcool : H 2 C = CH 2 + R-OH + CO → CH 3 CH 2 COOR.
Alte reacții
Reacția Koch (și, de asemenea, reacțiile Koch-Haaf înrudite) implică adăugarea de monoxid de carbon la compuși nesaturați în prezența acizilor tari precum acidul sulfuric . Această metodă este utilizată mai rar în sinteza industrială decât reacțiile catalizate de metale descrise mai sus. Sinteza industrială a acidului glicolic se realizează astfel: [5]
- CH 2 O + CO + H 2 O → HOCH 2 CO 2 H
Conversia izobutenei în acid pivalic este un alt exemplu ilustrativ:
- (CH 3 ) 2 C = CH 2 + H 2 O + CO → (CH 3 ) 3 CCO 2 H
Dimetilcarbonatul și dimetiloxalatul, printr-o altă reacție decât Koch, sunt produse industrial folosind monoxid de carbon. [1] Aceste reacții necesită un agent oxidant :
- 2 CH 3 OH + 1/2 O 2 + CO → (CH 3 O) 2 CO + H 2 O
Carbonilii metalici
Monoxidul de carbon poate reacționa cu metalele de tranziție formând o serie de complexe care prezintă un anumit interes în domeniul chimiei organometalice . Molecula de CO reprezintă un ligand care poate intra în sfera de coordonare a metalului prin combinație directă sau carbonilare reductivă . [6]
Combinația directă utilizează metal fin divizat, care reacționează direct cu monoxid de carbon:
- Ni + 4 CO → Ni (CO) 4
Carbonilarea reductivă folosește în schimb un compus metalic (cum ar fi o sare , un complex sau un oxid ) și un agent reducător (amintiți-vă că numărul de oxidare al metalului într-un carbonil metalic este 0):
- CrCl 3 + Al + 6 CO → AlCl 3 + Cr (CO) 6
Metalocarbonilii sunt folosiți pe scară largă ca catalizatori în reacția de hidroformilare și Reppe descrisă mai sus. [7]
Notă
- ^ a b c W. Bertleff, M. Roeper, X. Sava, „Carbonylation” în Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim, 2003. DOI : 10.1002 / 14356007.a05_217
- ^ Arpe, J.: Industrielle organische Chemie: Bedeutende vor- und Zwischenprodukte , 2007 , Wiley-VCH-Verlag, ISBN 3527315403
- ^ Hartwig, JF Organotransition Metal Chemistry, from Bonding to Catalysis ; University Science Books: New York, 2010
- ^ Zoeller, JR; Agreda, VH; Cook, SL; Lafferty, NL; Polichnowski, SW; Pond, DM, Eastman Chemical Company Acetic Anhydride Process , în Catalysis Today , vol. 13, 1992, pp. 73–91, DOI : 10.1016 / 0920-5861 (92) 80188-S .
- ^ Karlheinz Miltenberger, "Acizi hidroxicarboxilici, alifatici" în Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim, 2003
- ^ DF Shriver, PW Atkins; CH Langford, Chimie anorganică , Zanichelli, 1993, p.510, ISBN 978-88-08-12624-5 .
- ^ Elschenbroich, C. "Organometallics" (2006) Wiley-VCH: Weinheim. ISBN 978-3-527-29390-2
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre carbonilare
