Сложный эфир карбоната

редактировать
Химическая структура группы сложного эфира карбоната

A карбонатный эфир (органический карбонат или органокарбонат ) представляет собой сложный эфир угольной кислоты. Эта функциональная группа состоит из карбонильной группы, фланкированной двумя алкокси группами. Общая структура этих карбонатов представляет собой R 1 O (C = O) OR 2, и они относятся к сложным эфирам R1O (C = O) R, простые эфиры R1OR2, а также неорганические карбонаты.

Мономеры поликарбоната (например, лексан) связаны карбонатными группами. Эти поликарбонаты используются в линзах для очков, компакт-дисках и пуленепробиваемых стеклах. В качестве растворителей используются небольшие эфиры карбоната, такие как диметилкарбонат, этиленкарбонат, пропиленкарбонат, диметилкарбонат также является мягким метилирующим агентом.

Содержание

  • 1 Структуры
  • 2 Получение
    • 2.1 Фосгенирование
    • 2.2 Окислительное карбонилирование
    • 2.3 Реакция диоксида углерода с эпоксидами
    • 2.4 Переэтерификация карбоната
    • 2.5 Из мочевины со спиртами
  • 3 использования
  • 4 ссылки

Структуры

Структура дикарбоната (PhOC (O) OC 6H4)2CMe 2, полученный из бис (фенола-A) и двух эквивалентов фенола.

Карбонат сложные эфиры имеют плоские ядра OC (OC) 2, которые придают жесткость. Уникальная связь O = C короткая (1,173 Å в изображенном примере), в то время как связи CO более похожи на эфир (расстояния связи 1,326 Å для изображенного примера).

Сложные эфиры карбонатов можно разделить на три структурных класса: ациклические, циклические и полимерные. Первым и общим случаем является ациклическая карбонатная группа. Органические заместители могут быть идентифицированы кал или нет. Известны как алифатические, так и ароматические заместители, они называются диалкил- или диарилкарбонатами соответственно. Самыми простыми представителями этих классов являются диметилкарбонат и дифенилкарбонат.

. В качестве альтернативы, карбонатные группы могут быть связаны 2- или 3-углеродным мостиком, образуя циклические соединения, такие как этиленкарбонат и триметиленкарбонат. Мостиковое соединение также может иметь заместители, например CH 3 для пропиленкарбоната. Вместо концевых алкильных или арильных групп две карбонатные группы могут быть связаны алифатической или ароматической бифункциональной группой.

Третьим семейством карбонатов являются полимеры, такие как поли (пропиленкарбонат) и поли (бисфенол А карбонат) (Lexan).

Получение

Органические карбонаты не получают из неорганических карбонатных солей. Используются два основных пути образования карбонатных эфиров: реакция спирта (или фенола) с фосгеном (фосгенирование) и реакция спирта с монооксидом углерода и окислителем (окислительное карбонилирование ). Другие карбонатные сложные эфиры могут быть впоследствии получены посредством переэтерификации.

В принципе, карбонатные сложные эфиры могут быть получены прямой конденсацией метанола и диоксида углерода. Однако реакция термодинамически неблагоприятна. Селективная мембрана может использоваться для отделения воды от реакционной смеси и увеличения выхода.

Фосгенирование

Спирты реагируют с фосгеном с образованием карбонатных эфиров в соответствии со следующей реакцией:

2 ROH + COCl 2 → RO (CO) OR + 2 HCl

Аналогично реагируют фенолы. Поликарбонат, полученный из бисфенола A, получают таким образом. Этот процесс очень урожайный. Однако используется токсичный фосген, и стехиометрические количества основания (например, пиридина) требуются для нейтрализации хлороводорода, который образуется вместе. Сложные эфиры хлорформиата являются промежуточными звеньями в этом процессе. Вместо того чтобы реагировать с дополнительным спиртом, они могут диспропорционировать с образованием требуемых диэфиров карбоната и одного эквивалента фосгена:

PhOH + COCl 2 → PhO (CO) Cl + HCl
2 PhO (CO) Cl → PhO (CO) OPh + COCl 2

Общая реакция:

2 PhOH + COCl 2 → PhO (CO) OPh + 2 HCl

Окислительное карбонилирование

Окислительное карбонилирование является альтернативой фосгенированию. Преимущество заключается в отсутствии фосгена. Используя медные катализаторы, диметилкарбонат получают следующим образом:

2 MeOH + CO + 1/2 O 2 → MeO (CO) OMe + H 2O

Дифенилкарбонат также получают аналогично, но с использованием палладиевые катализаторы. Процесс, катализируемый Pd, требует сокатализатора для обратного превращения Pd (0) в Pd (II). Ацетилацетонат марганца (III) используется в коммерческих целях.

Реакция диоксида углерода с эпоксидами

Реакция диоксида углерода с эпоксидами представляет собой общий путь получения циклических соединений. 5-членные карбонаты. Годовое производство циклических карбонатов в 2010 году оценивается в 100 000 тонн в год. В промышленном масштабе оксиды этилена и пропилена легко реагируют с диоксидом углерода с образованием этилена и пропиленкарбонатов (с подходящим катализатором). Например:

C2H4O + CO 2 → C 2H4O2CO

Были рассмотрены катализаторы этой реакции, а также неэпоксидные пути к этим циклическим карбонатам.

Переэтерификация карбонатов

Сложные эфиры карбонатов можно превратить в другие карбонаты путем переэтерификации. Более нуклеофильный спирт вытеснит менее нуклеофильный спирт. Другими словами, алифатические спирты вытеснят фенолы из арилкарбонатов. Если отходящий спирт является более летучим, равновесие может быть достигнуто путем его отгонки.

Из мочевины со спиртами

Диметилкарбонат может быть получен реакцией метанола с мочевиной. Произведенный аммиак может быть переработан. По сути, аммиак служит катализатором синтеза диметилкарбоната. Побочные продукты представляют собой метил- и N-метилкарбамат (последний в результате реакции между диметилкарбонатом и метилкарбаматом). Этот процесс не является экономичным.

Использование

В качестве растворителей используются органические карбонаты. Они классифицируются как полярные растворители и имеют широкий диапазон температур жидкости. Одним из примеров является пропиленкарбонат с точкой плавления -55 ° C и температурой кипения 240 ° C. Другими преимуществами являются низкая экотоксичность и хорошая биоразлагаемость. Многие способы промышленного производства карбонатов не являются зелеными, потому что они основаны на фосгене или оксиде пропилена.

В реакции Гриньяра сложные эфиры карбоната могут быть использованы для создания третичных спиртов..

Органические карбонаты используются в качестве растворителя в литиевых батареях. Благодаря своей высокой полярности они растворяют соли лития. Проблему высокой вязкости можно обойти, используя смеси, например, диметилкарбоната, диэтилкарбоната и диметоксиэтана.

Циклические карбонаты подвержены полимеризации.

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-14 07:15:11
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте