ألكوكسيد
في الكيمياء ، الألكوكسيد هو القاعدة المرافقة للكحول ، ويتكون بالتالي من مجموعة عضوية مرتبطة بذرة أكسجين سالبة الشحنة . يُكتب على الصورة RO⁻ ، حيث R هو البديل العضوي . تُعد الألكوكسيدات قواعد قوية ، وعندما لا يكون R ضخمًا ، فإنها تُصبح نيوكليوفيلات جيدة وروابط جيدة . على الرغم من أن الألكوكسيدات غير مستقرة عمومًا في المذيبات البروتونية كالماء، إلا أنها توجد بكثرة كمركبات وسيطة في تفاعلات مختلفة، بما في ذلك تفاعل ويليامسون لتكوين الإيثر . [ 1 ] [ 2 ] تُستخدم ألكوكسيدات الفلزات الانتقالية على نطاق واسع في الطلاءات وكعوامل محفزة . [ 3 ] [ 4 ]
الإينولات هي ألكوكسيدات غير مشبعة تُشتق من نزع بروتون من رابطة C-H المجاورة للكيتون أو الألدهيد . يقع المركز النيوكليوفيلي في الألكوكسيدات البسيطة على ذرة الأكسجين، بينما ينتشر هذا المركز في الإينولات على كلٍ من ذرتي الكربون والأكسجين. كما أن الإينولات هي ألكوكسيدات غير مشبعة تُشتق من الكحولات الأسيتيلينية.
الفينوكسيدات مركبات قريبة الصلة بالألكوكسيدات، حيث تُستبدل مجموعة الألكيل بمجموعة فينيل. الفينول أكثر حمضية من الكحولات العادية؛ لذا، فإن الفينوكسيدات أقل قاعدية وأقل محبة للنواة من الألكوكسيدات. ومع ذلك، غالبًا ما يكون التعامل معها أسهل، وتُنتج مشتقات أكثر تبلورًا من مشتقات الألكوكسيدات.
بناء
غالبًا ما تكون ألكوكسيدات الفلزات القلوية مركبات قليلة الوحدات أو متعددة الوحدات ، خاصةً عندما تكون المجموعة R صغيرة (Me، Et). [3] يُعد أنيون الألكوكسيد ربيطة جسرية جيدة، ولذلك تتميز العديد من الألكوكسيدات بروابط M₂O أو M₃O . في المحلول ، تُظهر مشتقات الفلزات القلوية اقترانًا أيونيًا قويًا ، كما هو متوقع لمشتق الفلز القلوي لأنيون قاعدي قوي.
تحضير
من المعادن المختزلة
يمكن إنتاج الألكوكسيدات بعدة طرق انطلاقًا من الكحول . تتفاعل الفلزات المختزلة بشدة مباشرةً مع الكحولات لإنتاج ألكوكسيد الفلز المقابل. يعمل الكحول كحمض ، وينتج الهيدروجين كمنتج ثانوي. ومن الأمثلة الكلاسيكية على ذلك ميثوكسيد الصوديوم الناتج عن إضافة فلز الصوديوم إلى الميثانول .
- 2 CH 3 OH + 2 Na → 2 CH 3 ONa + H 2
يمكن استخدام فلزات قلوية أخرى بدلاً من الصوديوم، ومعظم الكحولات بدلاً من الميثانول. عادةً، يُستخدم الكحول بكمية زائدة كمذيب في التفاعل. لذا، يُستخدم محلول كحولي من ألكوكسيد الفلز القلوي. يحدث تفاعل مشابه عند تفاعل الكحول مع هيدريد فلزي مثل هيدريد الصوديوم (NaH). يقوم الهيدريد الفلزي بإزالة ذرة الهيدروجين من مجموعة الهيدروكسيل، مُكَوِّنًا أيون ألكوكسيد سالب الشحنة.
ملكيات
التفاعلات مع هاليدات الألكيل
يتفاعل أيون الألكوكسيد وأملاحه مع هاليدات الألكيل الأولية في تفاعل SN2 لتكوين إيثر عبر تفاعل ويليامسون لتخليق الإيثر . [ 1 ] [ 2 ]
التحلل المائي والتبادل الإستري
تتحلل ألكوكسيدات المعادن الأليفاتية في الماء كما هو ملخص في هذه المعادلة المثالية:
- Al(OR) 3 + 3 H 2 O → Al(OH) 3 + 3 ROH
في عملية تبادل الإسترات ، تتفاعل ألكوكسيدات المعادن مع الإسترات لإحداث تبادل لمجموعات الألكيل بين ألكوكسيد المعدن والإستر. وبالتركيز على معقد ألكوكسيد المعدن، تكون النتيجة مماثلة لنتيجة التحلل الكحولي، أي استبدال روابط الألكوكسيد، ولكن في الوقت نفسه تتغير مجموعات الألكيل في الإستر، وهو ما قد يكون الهدف الأساسي للتفاعل. على سبيل المثال، يُستخدم ميثوكسيد الصوديوم في المحلول بشكل شائع لهذا الغرض، وهو تفاعل يُستخدم في إنتاج الديزل الحيوي .
تكوين الأكسو-ألكوكسيدات
تحتوي العديد من مركبات ألكوكسيد المعادن أيضًا على روابط أوكسو . تنشأ روابط الأكسو عادةً عن طريق التحلل المائي، وغالبًا ما يكون ذلك عرضيًا، وعن طريق إزالة الإيثر:
- RCO₂R ' + CH₃O⁻ → RCO₂CH₃ + R'O⁻
الثبات الحراري
تتحلل العديد من ألكوكسيدات المعادن حراريًا في نطاق يتراوح بين 100 و300 درجة مئوية تقريبًا. وبحسب ظروف المعالجة، يمكن أن ينتج عن هذا التحلل الحراري مساحيق نانوية من الأكاسيد أو الأطوار المعدنية. يُعد هذا النهج أساسًا لعمليات تصنيع المواد الوظيفية المُخصصة للطائرات والفضاء والإلكترونيات والصناعات الكيميائية، وتشمل هذه المواد الأكاسيد الفردية، ومحاليلها الصلبة، والأكاسيد المعقدة، ومساحيق المعادن والسبائك القابلة للتلبيد. كما دُرست عملية تحلل مخاليط مشتقات الألكوكسيد أحادية وغير متجانسة المعادن. تمثل هذه الطريقة نهجًا واعدًا يتميز بقدرته على الحصول على مواد وظيفية ذات تجانس طوري وكيميائي مُحسّن، وحجم حبيبات قابل للتحكم (بما في ذلك تحضير المواد النانوية) عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا (أقل من 500-900 درجة مئوية) مقارنةً بالتقنيات التقليدية.
ألكوكسيدات توضيحية
| اسم | الصيغة الجزيئية | تعليق |
|---|---|---|
| أورثوسيليكات رباعي الإيثيل | Si(OEt) 4 | في معالجة أكاسيد السيليكون بتقنية سول-جل ، يتم تجنب استخدام Si(OMe) 4 لأسباب تتعلق بالسلامة. |
| أيزوبروبوكسيد الألومنيوم | Al 4 (O i Pr) 12 | كاشف لاختزال ميروين – بوندورف – فيرلي |
| بوتاسيوم ثالثي بوتوكسيد ، | K 4 (O t Bu) 4 | كاشف قاعدي في محلول كحولي لتفاعلات الإزالة العضوية |
ميثوكسيد الصوديوم
ميثوكسيد الصوديوم، المعروف أيضاً باسم ميثيلات الصوديوم وميثانولات الصوديوم، مسحوق أبيض نقي. [ 6 ] يُستخدم كمحفز لبلمرة الإضافة الأنيونية مع أكسيد الإيثيلين ، مُكَوِّناً بولي إيثر ذو وزن جزيئي عالٍ. يُستخدم كل من ميثوكسيد الصوديوم ونظيره المُحضر بالبوتاسيوم بشكل متكرر كعوامل محفزة لإنتاج الديزل الحيوي على نطاق تجاري . في هذه العملية، تُحوَّل الزيوت النباتية أو الدهون الحيوانية، وهي كيميائياً ثلاثي جليسريد الأحماض الدهنية، إلى إسترات ميثيل الأحماض الدهنية (FAMEs) عن طريق تفاعل الأسترة التبادلية مع الميثانول .
يتم إنتاج ميثوكسيد الصوديوم على نطاق صناعي وهو متوفر من عدد من شركات الكيماويات.
ميثوكسيد البوتاسيوم
يُستخدم ميثوكسيد البوتاسيوم في محلول كحولي بشكل شائع كعامل حفاز لعملية التبادل الإستري في إنتاج الديزل الحيوي . [ 7 ]
مراجع
- 1 2 ويليامسون، ألكسندر (1850). "نظرية الأثيرية" . مجلة الفلسفة 37 (251): 350-356 . doi : 10.1080/14786445008646627 .( مقتطف )
- 1 2 بويد، روبرت نيلسون؛ موريسون، روبرت ثورنتون (1992). الكيمياء العضوية ( الطبعة السادسة). إنجلوود كليفس، نيوجيرسي: برنتيس هول . الصفحات 241-242 . ISBN 9780136436690.
- 1 2 برادلي، دون سي .؛ مهروترا، رام سي .؛ روثويل، إيان بي.؛ سينغ، أ. (2001). مشتقات ألكوكسو وأريلوكسو للمعادن . سان دييغو: أكاديميك برس . ISBN 978-0-08-048832-5.
- ^ توروفا ، ناتاليا واي. توريفسكايا، إيفجينيا ب. كيسلر، فاديم G.؛ يانوفسكايا، ماريا آي. (2002). كيمياء ألكوكسيدات المعادن . دوردريخت: دار نشر كلوير الأكاديمية . رقم ISBN 9780792375210.
- ↑ أونكيلباخ، كريستيان؛ أوشيا، دونال ف.؛ سترومان، كارستن (2014). "رؤى حول تفاعل البنزين والتولوين مع قاعدة شلوسر: مجموعة فائقة القاعدية تتألف من PhK وPhLi و t- BuOLi". Angew. Chem. Int. Ed. 53 (2): 553–556 . doi : 10.1002/anie.201306884 . PMID 24273149 .
- ↑ "صحيفة بيانات سلامة مادة ميثوكسيد الصوديوم (MSDS)" . NOAA.gov. مؤرشفة من الأصل بتاريخ 18 فبراير 2009. تم الاطلاع عليها بتاريخ 13 أبريل 2010 .
- ^ ج. كنوث. ج. كرال؛ جيه فان جيربن، محرران. (2010)، دليل وقود الديزل الحيوي (الطبعة الثانية )، مطبعة AOCS، ISBN 978-1-893997-62-2
للمزيد من القراءة
- توروفا، ناتاليا ي. (2004). "أكسيدات الفلزات: التخليق والخواص والبنية". المجلة الروسية للمراجعات الكيميائية . 73 (11): 1041-1064 . Bibcode : 2004RuCRv..73.1041T . doi : 10.1070/RC2004v073n11ABEH000855 . S2CID 250920020 .
- المجموعات الوظيفية
- الألكوكسيدات
- كيمياء التناسق