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En química , un alcóxido es la base conjugada de un alcohol y, por lo tanto , consta de un grupo orgánico unido a un átomo de oxígeno con carga negativa . Se escriben como RO⁻ , donde R es el sustituyente orgánico . Los alcóxidos son bases fuertes y, cuando R no es voluminoso , son buenos nucleófilos y buenos ligandos . Aunque generalmente no son estables en disolventes próticos como el agua, los alcóxidos aparecen con frecuencia como intermedios en diversas reacciones, incluida la síntesis de éteres de Williamson . [ 1 ] [ 2 ] Los alcóxidos de metales de transición se utilizan ampliamente para recubrimientos y como catalizadores . [ 3 ] [ 4 ]
Los enolatos son alcóxidos insaturados derivados de la desprotonación de un enlace C−H adyacente a una cetona o aldehído . El centro nucleofílico de los alcóxidos simples se localiza en el oxígeno, mientras que en los enolatos el centro nucleofílico se encuentra deslocalizado entre el carbono y el oxígeno. Los inolatos también son alcóxidos insaturados derivados de alcoholes acetilénicos.
Los fenoxidos son parientes cercanos de los alcóxidos, en los que el grupo alquilo se reemplaza por un grupo fenilo. El fenol es más ácido que un alcohol típico; por lo tanto, los fenoxidos son, en consecuencia, menos básicos y menos nucleofílicos que los alcóxidos. Sin embargo, suelen ser más fáciles de manipular y producen derivados más cristalinos que los de los alcóxidos.
Estructura
Los alcóxidos de metales alcalinos suelen ser compuestos oligoméricos o poliméricos, especialmente cuando el grupo R es pequeño (Me, Et). [ 3 ] El anión alcóxido es un buen ligando puente , por lo que muchos alcóxidos presentan enlaces M 2 O o M 3 O. En disolución, los derivados de metales alcalinos exhiben un fuerte apareamiento iónico, como cabría esperar del derivado de metal alcalino de un anión fuertemente básico.
Preparación
A partir de metales reductores
Los alcóxidos pueden producirse por diversas vías a partir de un alcohol . Los metales altamente reductores reaccionan directamente con alcoholes para dar el alcóxido metálico correspondiente. El alcohol actúa como ácido y se produce hidrógeno como subproducto. Un caso clásico es el metóxido de sodio, producido por la adición de sodio metálico al metanol .
- 2 CH 3 OH + 2 Na → 2 CH 3 ONa + H 2
En lugar de sodio, se pueden usar otros metales alcalinos , y la mayoría de los alcoholes, metanol. Generalmente, el alcohol se usa en exceso y se deja actuar como disolvente en la reacción. Así, se utiliza una solución alcohólica del alcóxido alcalino. Otra reacción similar ocurre cuando un alcohol reacciona con un hidruro metálico como el NaH. El hidruro metálico elimina el átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo y forma un ion alcóxido con carga negativa.
Propiedades
Reacciones con haluros de alquilo
El ion alcóxido y sus sales reaccionan con haluros de alquilo primarios en una reacción S N 2 para formar un éter mediante la síntesis de éteres de Williamson . [ 1 ] [ 2 ]
Hidrólisis y transesterificación
Los alcóxidos metálicos alifáticos se descomponen en agua como se resume en esta ecuación idealizada:
- Al(OR) 3 + 3 H 2 O → Al(OH) 3 + 3 ROH
En el proceso de transesterificación , los alcóxidos metálicos reaccionan con ésteres para producir un intercambio de grupos alquilo entre el alcóxido metálico y el éster. Centrándonos en el complejo de alcóxido metálico, el resultado es el mismo que en la alcohólisis, es decir, la sustitución de los ligandos alcóxido, pero al mismo tiempo se modifican los grupos alquilo del éster, lo que también puede ser el objetivo principal de la reacción. El metóxido de sodio en solución, por ejemplo, se utiliza comúnmente para este fin, una reacción que se emplea en la producción de biodiésel .
Formación de oxoalcóxidos
Muchos compuestos de alcóxido metálico también presentan ligandos oxo . Los ligandos oxo suelen surgir mediante hidrólisis, a menudo de forma accidental, y mediante eliminación de éter:
- RCO 2 R' + CH 3 O − → RCO 2 CH 3 + R'O −
Estabilidad térmica
Muchos alcóxidos metálicos se descomponen térmicamente en el rango de ≈100–300 °C. Dependiendo de las condiciones del proceso, esta termólisis puede producir polvos de tamaño nanométrico de fases de óxido o metálicas. Este enfoque constituye la base de los procesos de fabricación de materiales funcionales destinados a la industria aeronáutica, espacial, electrónica y química: óxidos individuales, sus soluciones sólidas, óxidos complejos, polvos de metales y aleaciones aptos para la sinterización. También se ha estudiado la descomposición de mezclas de derivados de alcóxidos mono- y heterometálicos. Este método representa un enfoque prometedor que ofrece la ventaja de obtener materiales funcionales con mayor homogeneidad de fase y química, y un tamaño de grano controlable (incluida la preparación de materiales de tamaño nanométrico) a temperaturas relativamente bajas (inferiores a 500–900 °C) en comparación con las técnicas convencionales.
alcóxidos ilustrativos
metóxido de sodio
El metóxido de sodio, también llamado metilato de sodio y metanolato de sodio, es un polvo blanco cuando está puro. [ 6 ] Se utiliza como iniciador de una polimerización por adición aniónica con óxido de etileno , formando un poliéter de alto peso molecular. Tanto el metóxido de sodio como su análogo preparado con potasio se utilizan frecuentemente como catalizadores para la producción a escala comercial de biodiesel . En este proceso, los aceites vegetales o las grasas animales, que químicamente son triglicéridos de ácidos grasos, se transesterifican con metanol para dar ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME).
El metóxido de sodio se produce a escala industrial y está disponible en varias empresas químicas.
metóxido de potasio
El metóxido de potasio en solución alcohólica se usa comúnmente como catalizador para la transesterificación en la producción de biodiesel . [ 7 ]
Referencias
- 1 2 Williamson, Alexander (1850). "Teoría de la éterificación" . Phil. Mag. 37 (251): 350– 356. doi : 10.1080/14786445008646627 .( fragmento )
- 1 2 Boyd, Robert Neilson; Morrison, Robert Thornton (1992). Química orgánica (6.ª ed.). Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall . págs. 241–242 . ISBN 9780136436690.
- 1 2 Bradley, Don C. ; Mehrotra, Ram C. ; Rothwell, Ian P.; Singh, A. (2001). Derivados alcoxo y ariloxo de metales . San Diego: Academic Press . ISBN 978-0-08-048832-5.
- ^ Turova, Nataliya Y.; Turevskaya, Evgeniya P.; Kessler, Vadim G.; Yanovskaya, María I. (2002). La química de los alcóxidos metálicos . Dordrecht: Kluwer Academic Publishers . ISBN 9780792375210.
- ↑ Unkelbach, Christian; O'Shea, Donal F.; Strohmann, Carsten (2014). "Insights into the Metalation of Benzene and Toluene by Schlosser's Base: A Superbasic Cluster Comprising PhK, PhLi, and t BuOLi". Angew. Chem. Int. Ed. 53 (2): 553– 556. doi : 10.1002/anie.201306884 . PMID 24273149 .
- ↑ "Hoja de datos de seguridad del material de metóxido de sodio (MSDS)" . NOAA.gov. Archivado del original el 18 de febrero de 2009. Consultado el 13 de abril de 2010 .
- ^ G. Knothe; J. Krahl; J. Van Gerpen, eds. (2010), Manual de biodiesel (2ª ed.), AOCS Press, ISBN 978-1-893997-62-2
Lecturas adicionales
- Turova, Nataliya Y. (2004). "Oxoalcóxidos metálicos. Síntesis, propiedades y estructuras". Russian Chemical Reviews . 73 (11): 1041– 1064. Bibcode : 2004RuCRv..73.1041T . doi : 10.1070/RC2004v073n11ABEH000855 . S2CID 250920020 .
- Grupos funcionales
- Alcóxidos
- Química de coordinación