أسيتيليد

في الكيمياء ، يُعرف الأسيتيليد بأنه مركب ينتج عن استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو كلتيهما في جزيء الأسيتيلين (الإيثاين) HC≡CH بأيونات فلزية أو كاتيونات أخرى . يُعد كربيد الكالسيوم مركبًا صناعيًا هامًا، وقد استُخدم منذ زمن طويل لإنتاج الأسيتيلين لأغراض اللحام والإضاءة . كما أنه يُعد مادة أولية رئيسية لكلوريد الفينيل . [ 1 ] وتُستخدم أنواع أخرى من الأسيتيليدات ككواشف في التخليق العضوي .

التسمية

يُستخدم مصطلح "أسيتيليد" بشكل عام. وهو يُطلق على الأسيتيلين RC≡CM ، حيث R = H أو سلسلة جانبية عضوية في الغالب. [ 2 ] قد يكون هذا المصطلح مُبهمًا فيما يتعلق بالتمييز بين مركبات النوعين MC₂R و M₂C₂ . عند استبدال ذرتي هيدروجين في الأسيتيلين بفلزات، يُمكن تسمية المركب أيضًا بالكربيد ، مثل كربيد الكالسيوم Ca²⁺ [ −C≡C− ] ، وهو أسيتيليد الكالسيوم. عند استبدال ذرة هيدروجين واحدة فقط، يُمكن تسمية الأنيون أسيتيليد الهيدروجين ، أو يُمكن إضافة البادئة "أحادي " إلى اسم الفلز، كما في أسيتيليد أحادي الصوديوم أو أسيتيليد هيدروجين الصوديوم Na⁺ [ −C≡CH ] . يُمكن وصف أسيتيليد الفلز بأنه أملاح ، ولكن هذا الوصف نادرًا ما يتوافق مع التحليل البلوري .

بناء

أسيتيليدات القلويات والقلويات الترابية

في غياب روابط إضافية، تتخذ أسيتيليدات الفلزات بنىً بوليمرية حيث تعمل مجموعات الأسيتيليد كروابط جسرية . لأسيتيليدات الفلزات القلوية الصيغة العامة [ M₂C₂ ] ( حيث M = Li، Na، K ، إلخ). يُشار إليها أحيانًا بالصيغة [ M⁺ ] [ −C≡C− ] ، ولكن يمكن أيضًا وصف الرابطة C---M بأنها تساهمية قطبية. تذوب هذه المركبات في الأمونيا دون تحلل . يُعتقد أن هذه المحاليل تحتوي على أيونات −C≡C− مذابة . [ 3 ]

تتميز أسيتيليدات الفلزات القلوية والفلزات القلوية الترابية بالصيغة العامة [ M'C₂ ] ( حيث M' = Mg، Ca، إلخ). وبدلاً من أن تكون شبيهة بالأملاح ، يمكن اعتبارها مركبات طور زينتل ، التي تحتوي على أيونات −C≡C−، ​​برابطة ثلاثية بين ذرتي الكربون . وتخضع هذه المركبات للتحلل المائي بسهولة لتكوين الأسيتيلين وأكاسيد الفلزات .

CaC₂ + 2 H₂O Ca ( OH ) + C₂H₂

يمتلك أيون C≡C حالة أرضية ذات غلاف إلكتروني مغلق تبلغ 1 Σ + g ، مما يجعله متساوي الإلكترونات مع جزيء N 2 المتعادل ، وهو ما قد يمنحه بعض الاستقرار في الحالة الغازية. [ 4 ]

أسيتيليدات المعادن الانتقالية

تُظهر أسيتيليدات الفلزات الانتقالية دلائل على وجود روابط تساهمية، مثل عدم ذوبانها أو تحللها في الماء، واختلاف تفاعلاتها الكيميائية اختلافًا جذريًا. حتى أسيتيليد الفضة وأسيتيليد النحاس ، وهما مركبان بسيطان من الناحية التركيبية، يبدوان شديدي التساهمية. ويبلغ عدد هذه المركبات مئات المركبات.

جزء من بنية بوليمر فينيل أسيتيليد النحاس (I) Cu + [ C≡C−C 6 H 5 ] . [ 8 ]

تكون مدارات π* المضادة للترابط في الأسيتيليد ذات طاقة عالية جدًا بشكل عام بحيث لا تسمح بتكوين روابط خلفية قوية بين المعدن والرابطة ، ولكنها مع ذلك تتهجن مع مدارات d للمعدن . ونتيجة لذلك، تقع إثارات نقل الشحنة من المعدن إلى الرابطة عند مستويات منخفضة في أطياف المركبات. [ 9 ]

تحضير

من النوع MC≡CR

الأسيتيلين والألكينات الطرفية هي أحماض ضعيفة : [ 10 ]

RC≡CH + R″M ⇌ R″H + RC≡CM

يمكن تحضير أسيتيليد البوتاسيوم الأحادي وأسيتيليد الصوديوم الأحادي عن طريق تفاعل الأسيتيلين مع قواعد مثل أميد الصوديوم [ 11 ] أو مع الفلزات العنصرية، غالبًا عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي. [ 10 ] ويمكن تحضير أسيتيليد النحاس الأحادي بتمرير الأسيتيلين عبر محلول مائي من كلوريد النحاس الأحادي نظرًا لانخفاض توازن الذوبان . [ 10 ] وبالمثل، يمكن الحصول على أسيتيليدات الفضة من نترات الفضة .

في التخليق العضوي، تُحضّر الأسيتيليدات عادةً بمعالجة الأسيتيلين والألكاينات بقواعد عضوية فلزية [ 12 ] أو غير عضوية . [ 11 ] تقليديًا، كان يُستخدم الأمونيا السائل كمذيب لإزالة البروتونات، ولكن الإيثرات تُستخدم الآن بشكل أكثر شيوعًا.

يتم استخدام أميد الليثيوم ، [ 10 ] LiHMDS ، [ 13 ] أو كواشف الليثيوم العضوية ، مثل بوتيل الليثيوم ( BuLi[ 12 ] بشكل متكرر لتكوين أسيتيليدات الليثيوم:

HC≡CH + BuLi → LiC≡CH + BuH

من النوع MC≡CM و CaC 2

يتم تحضير كربيد الكالسيوم صناعيا عن طريق تسخين الكربون مع الجير ( أكسيد الكالسيوم ) عند حوالي 2000  درجة مئوية. [ 1 ] يمكن استخدام عملية مماثلة لإنتاج كربيد الليثيوم .

يتنافس أسيتيليد الليثيوم الثنائي، Li 2 C 2 ، مع تحضير مشتق الليثيوم الأحادي LiC 2 H . [ 11 ]

ردود الفعل

تتحلل الأسيتيليدات الأيونية عادةً بواسطة الماء مع انطلاق غاز الأسيتيلين:

Ca 2+ [ C≡C ] + 2 H 2 O → Ca(OH) 2 + HC≡CH
RC≡C Na + + H 2 O → RC≡CH + NaOH

تُستخدم الأسيتيليدات من النوع RC≡CM على نطاق واسع في تفاعلات الألكنة في الكيمياء العضوية . وهي عبارة عن نيوكليوفيلات تتفاعل مع مجموعة متنوعة من الركائز المحبة للإلكترونات وغير المشبعة.

من التطبيقات الكلاسيكية تفاعل فافورسكي ، كما هو موضح في التسلسل أدناه. هنا، يُنزع بروتون إيثيل بروبولات بواسطة ن -بوتيل الليثيوم لإنتاج أسيتيليد الليثيوم المقابل. يُضاف هذا الأسيتيليد إلى مركز الكربونيل في سيكلوبنتانون . يؤدي التحلل المائي إلى تحرير كحول الألكينيل. [ 14 ]

تفاعل بروبيونات الإيثيل مع ن-بيوتيل الليثيوم لتكوين أسيتيليد الليثيوم.
تفاعل بروبيونات الإيثيل مع ن-بيوتيل الليثيوم لتكوين أسيتيليد الليثيوم.

تتم عملية ازدواج الأسيتيلين إلى فينيل أسيتيلين عن طريق إدخال الأسيتيلين في مركب أسيتيليد النحاس (I). [ 15 ]

تفاعلات الاقتران

يتم تفاعل النقر المحفز بالنحاس بين الألكينات الطرفية والأزيدات عبر وسائط أسيتيليد النحاس (I). [ 16 ]

تُستخدم الأسيتيليدات أحيانًا كمركبات وسيطة في تفاعلات الاقتران . ومن الأمثلة على ذلك اقتران سونوجاشيرا ، واقتران كاديوت-تشودكيفيتش ، واقتران جلاسر، واقتران إيجلينتون .

المخاطر

بعض الأسيتيليدات معروفة بقابليتها للانفجار. [ 17 ] يشكل تكوين الأسيتيليدات خطراً عند التعامل مع غاز الأسيتيلين في وجود معادن مثل الزئبق أو الفضة أو النحاس ، أو السبائك ذات المحتوى العالي منها ( النحاس الأصفر ، البرونز ، لحام الفضة ).

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 هولزريشتر، كلاوس؛ نوت، ألفونس؛ ميرتشينك، بيرند؛ سالزينجر، جوزيف (2013). "كربيد الكالسيوم". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . الصفحات من 1 إلى 14. دوى : 10.1002/14356007.a04_533.pub2 . رقم ISBN  978-3-527-30673-2.
  2. الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 ) " أسيتيليدات ". doi : 10.1351/goldbook.A00067
  3. هامبرغر، ماركوس؛ ليبيغ، ستيفان؛ فريدريش، أوتي؛ كوربر، نيكولاس؛ روشويتز، أوفه (21 ديسمبر 2012). "دليل على ذوبانية أيون الأسيتيليد C2−2 : تخليق وبنية بلورية لـ K2C2 · 2NH3 و Rb2C2 · 2NH3 و Cs2C2 · 7NH3 " . Angewandte Chemie International Edition . 51 ( 52 ) : 13006–13010 . doi : 10.1002/ anie.201206349 . PMID 23161511 .    
  4. سومرفيلد، ت.؛ ريس، يو.؛ ماير، هـ.-د.؛ سيدرباوم، ل. (أغسطس 1997). " أيون ثنائي C 2− 2 شبه مستقر ". رسائل المراجعة الفيزيائية . 79 (7): 1237–1240 . Bibcode : 1997PhRvL..79.1237S . doi : 10.1103/PhysRevLett.79.1237 .
  5. ^ كلوس، كارل هاينز. هينز هوبنر، ديرك؛ روشفيتز، أوي (2002). "Über eine neue Modifikation des Na 2 C 2 ". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 628 (12): 2701–2704 . دوى : 10.1002/1521-3749(200212)628:12 < 2701::AID-ZAAC2701 > 3.0.CO ; 2-# .
  6. ^ S. Hemmersbach, B. Zibrowius, U. Ruschewitz (1999): “Na2C2 und K2C2: Synthese, Kristallstruktur und spektroskopische Eigenschaften”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie ، المجلد 625، العدد 9، الصفحات 1440-1446. دوى : 10.1002/(SICI)1521-3749(199909)625:9 < 1440::AID-ZAAC1440 > 3.0.CO ; 2-ر
  7. شوبرت، بيرند؛ فايس، إروين (1983). "(PHCCLi) 4 (tmhda) 2 ، مركب عضوي بوليمري من الليثيوم ذو وحدات هيكلية مكعبة Li 4 C 4 ". Angewandte Chemie International Edition in English . 22 (6): 496– 497. doi : 10.1002/anie.198304961 .
  8. تشوي، ستيفن إس واي؛ نغ، ميرو إف واي؛ تشي، تشي مينغ (2005). "تحديد بنية بوليمرات التنسيق المتجانسة من نوع أريل/ألكيل إيثينيل لـ AuI وAgI وCuI باستخدام حيود مسحوق الأشعة السينية". الكيمياء: مجلة أوروبية . 11 (6): 1739-1749 . doi : 10.1002/chem.200400881 . PMID 15669067 . 
  9. نغوين، بول؛ غوميز-إليبي، بالوما؛ مانرز، إيان (1999) [7 ديسمبر 1998]. "بوليمرات عضوية فلزية تحتوي على فلزات انتقالية في السلسلة الرئيسية". مراجعات كيميائية . 99. الجمعية الكيميائية الأمريكية: 1540. doi : 10.1021/cr960113u .
  10. 1 2 3 4 فيهي، هاينز غونتر (1969). “كيمياء الأسيتيلين”. أنجيواندتي كيمي . 84 (8) ( الطبعة الأولى). نيويورك: مارسيل ديكر: 170-179 و225-241. دوى : 10.1002/ange.19720840843 . 
  11. 1 2 3 كوفمان، دونالد د. (1940). "ثنائي ميثيل إيثينيل كاربينول". التخليق العضوي . 40 : 20. doi : 10.15227/orgsyn.020.0040 .
  12. ميدلاند ، إم إم ؛ ماكلوغلين، جي آي؛ ويرلي، رالف تي. الابن (1990). "تحضير واستخدام أسيتيليد الليثيوم: 1-ميثيل-2-إيثينيل- إندو -3،3-ثنائي ميثيل-2-نوربورنانول". التخليق العضوي . 68 : 14. doi : 10.15227/orgsyn.068.0014 .
  13. رايش، ميلاني (24 أغسطس 2001). "إضافة أسيتيليد الليثيوم إلى الألدهيد؛ 1-(2-بنتين-4-أول)-سيكلوبنت-2-ين-1-أول". صفحات ChemSpider التركيبية (مجموعة البيانات): 137. doi : 10.1039/SP137 .
  14. ميدلاند، م. مارك؛ ترامونتانو، ألفونسو؛ كيبل، جون ر. (1980). "تخليق ألكيل 4-هيدروكسي-2-ألكينوات". مجلة الكيمياء العضوية . 45 (1): 28-29 . doi : 10.1021/jo01289a006 .
  15. تروتوش، إيوان-تيودور؛ زيمرمان، توبياس؛ شوث، فردي (2014). "التفاعلات التحفيزية للأسيتيلين: إعادة النظر في مادة خام للصناعة الكيميائية" . مجلة المراجعات الكيميائية . 114 (3): 1761-1782 . doi : 10.1021/cr400357r . PMID 24228942 . 
  16. ووريل، بي تي؛ مالك، جيه إيه؛ فوكين، في في (2013). "دليل مباشر على وجود وسيط نحاسي ثنائي النواة في تفاعلات إضافة حلقية بين الأزيد والألكاين المحفزة بالنحاس الأحادي" . مجلة ساينس . 340 (6131): 457-460 . Bibcode : 2013Sci...340..457W . doi : 10.1126/science.1229506 . PMC 3651910. PMID 23558174 .  
  17. كاتالدو، فرانكو؛ كاساري، كارلو س. (2007). "تخليق وبنية وخواص حرارية لمركبات البوليينيدات والأسيتيليدات النحاسية والفضية". مجلة البوليمرات والمواد غير العضوية والعضوية المعدنية . 17 (4): 641-651 . doi : 10.1007/s10904-007-9150-3 . ISSN 1574-1443 . S2CID 96278932 .