Войти
Карбонил Термин относится к реакциям, которые вводят окись углерода в органические и неорганические субстраты. Окись углерода широко доступна и легко вступает в реакцию, поэтому ее широко используют в качестве реагента в промышленной химии. Термин карбонилирование также относится к окислению боковых цепей белка.
Некоторые промышленно применимые органические химические вещества получают карбонилированием, которое может быть высокоселективным. Карбонилирование дает органические карбонилы, то есть соединения, которые содержат C = O функциональную группу, такие как альдегиды, карбоновые кислоты и сложные эфиры. Карбонилирование лежит в основе многих типов реакций, в том числе гидроформилирования и химии Реппе. Эти реакции требуют металлических катализаторов, которые связывают и активируют CO. Большая часть этой темы была разработана Уолтером Реппе.
Гидроформилирование влечет за собой добавление как монооксида углерода, так и водорода до ненасыщенных органических соединений, обычно алкенов. Обычными продуктами являются альдегиды :
Для реакции требуются металлические катализаторы, которые связывают CO, образуя промежуточные карбонилы металлов. Многие товарные карбоновые кислоты, то есть пропионовая, масляная, валериановая и т.д., а также многие товарные спирты, то есть пропанол, бутанол, амиловый спирт, являются производными альдегидов, полученных гидроформилированием. Таким образом, гидроформилирование - это путь от алкенов к оксигенатам.
Многие органические карбонилы подвергаются декарбонилированию. Обычное превращение включает превращение альдегидов в алканы, обычно катализируемое комплексами металлов:
Некоторые катализаторы являются высокоактивными или обладают широким спектром применения.
Широкомасштабным применением карбонилирования являются процессы Monsanto и Cativa, которые преобразуют метанол в уксусную кислоту. В другом крупном промышленном процессе уксусный ангидрид получают путем связанного карбонилирования метилацетата.
Получают диметилкарбонат и диметилоксалат. в промышленности с использованием окиси углерода и окислителя, фактически в качестве источника CO.
Окислительное карбонилирование метанола катализируется солями меди (I), которые образуют временные карбонильные комплексы. Для окислительного карбонилирования алкенов используются комплексы палладия.
В гидрококсилировании алкены и алкины являются субстратами. Этот метод используется в промышленности для производства пропионовой кислоты из этилена с использованием карбонил никеля в качестве катализатора:
В промышленном синтезе ибупрофена, бензиловый спирт превращается в соответствующий арилуксусная кислота через Pd-катализируемое карбонилирование:
Акриловая кислота когда-то в основном получали гидрокарбоксилированием ацетилена.
Синтез акриловой кислоты с использованием химии Reppe. Требуется металлический катализатор.Однако в настоящее время предпочтительный путь получения акриловой кислоты включает окисление пропена, используя его низкую стоимость и высокую реакционную способность аллильных связей CH.
Гидроэтерификация похожа на гидрокарбоксилирование, но вместо воды используются спирты. Эта реакция используется для производства метилпропионата из этилена:
Процесс катализируется катализатором Геррмана, Pd [C 6H4(CH 2 PBu-t) 2]2. В аналогичных условиях другие Pd-дифосфины катализируют образование полиэтиленкетона.
Реакция Коха - это особый случай реакции гидрокарбоксилирования, которая не зависит от металлических катализаторов. Вместо этого процесс катализируется сильными кислотами, такими как серная кислота или комбинацией фосфорной кислоты и трифторида бора. Реакция менее применима к простому алкену. Промышленный синтез гликолевой кислоты достигается следующим образом:
Превращение изобутена в пивалиновая кислота также является иллюстрацией:
Алкил, бензил, винил, арил и аллилгалогениды также можно карбонилировать в присутствии монооксида углерода и подходящих катализаторов, таких как порошки марганца, железа или никеля..
Карбонилы металлов, соединения с формулой M (CO) xLy(M = металл; L = другие лиганды ) получают карбонилирование переходных металлов. Порошок железа и никеля непосредственно реагирует с CO с образованием Fe (CO) 5 и Ni (CO) 4 соответственно. Большинство других металлов образуют карбонилы менее напрямую, например, из их оксидов или галогенидов. Карбонилы металлов широко используются в качестве катализаторов в процессах гидроформилирования и Reppe, описанных выше. Неорганические соединения, которые содержат лиганды CO, также могут подвергаться декарбонилированию, часто посредством фотохимической реакции.
Модификация боковых цепей в нескольких природных аминокислотах, таких как гистидин, цистеин и лизин в белки в карбонильные производные (альдегиды и кетоны) известны как карбонилирование белков . Окислительный стресс, часто катализируемый металлами, приводит к карбонилированию белка.
