Metates (kemi)

Metates är en kemisk reaktion, ibland kallad en dubbelförskjutningsreaktion, där två molekyler byter bindningar, som resulterar i skapandet av produkter med liknande eller identiska bindningsanknytningar.^[1] Denna reaktion representeras av det allmänna schemat:

{\ce {AB + CD -> AD + CB}}

{\overset {+1}{\color {Orange}{\ce {Ag}}}}{\overset {-1}{\color {Blue}{\ce {NO3}}}}+{\overset {+1}{\color {Green}{\ce {H}}}}{\overset {-1}{\color {Magenta}{\ce {Cl}}}}\rightarrow {\overset {+1}{\color {Green}{\ce {H}}}}{\overset {-1}{\color {Blue}{\ce {NO3}}}}+{\overset {+1}{\color {Orange}{\ce {Ag}}}}{\overset {-1}{\color {Magenta}{\ce {Cl(v)}}}}

Bindningen mellan de reagerande elementen kan vara antingen jonisk eller kovalent. Klassiskt resulterar dessa reaktioner i utfällning av en produkt.

I äldre litteratur förekommer ofta termen dubbelsönderdelning. Termen dubbelsönderdelning används mer specifikt när minst ett av ämnena inte löser sig i lösningsmedlet, eftersom liganden eller jonbytet sker i reaktantens fasta tillstånd. Till exempel:

AX(aq) + BY(s) → AY(aq) + BX(s).

År 2005 fick Yves Chauvin, Richard R. Schrock och Robert H. Grubbs Nobelpriset i kemi för att ha utvecklat metates med alkener, med metallatomer som katalysatorer.

Generell beskrivning av metates med alkener

.

Typer av reaktioner

Kontrabyte

Metates är en vanlig teknik för utbyte av motjoner. Valet av reaktanter styrs av ett löslighetsdiagram eller gitterenergi. HSAB-teori kan också användas för att förutsäga produkterna av en metatesreaktion.

Metates används ofta för att erhålla salter som är lösliga i organiska lösningsmedel. Illustrativt är omvandlingen av natriumperrenat till tetrabutylammoniumsaltet:^[2]

NaReO₄ + N(C₄H₉)₄Cl → N(C₄H₉)₄[ReO₄] + NaCl

Tetrabutylammoniumsaltet fälls ut från den vattenhaltiga lösningen. Det är lösligt i diklormetan.

Metates kan utföras i icke-vattenhaltig lösning, vilket illustreras av omvandlingen av ferroceniumtetrafluorborat till ett mer lipofilt salt innehållande tetrakis(pentafluorfenyl)boratanjonen:^[3]

[Fe(C₅H₅)₂]BF₄ + NaB(C₆F₅)₄ → [Fe(C₅H₅)₂]B(C₆F₅)₄ + NaBF₄

När reaktionen utförs i diklormetan fälls saltet NaBF₄ ut och B(C₆F₅)₄-saltet förblir i lösning.

Metatesreaktioner kan inträffa mellan två oorganiska salter när en produkt är olöslig i vatten. Till exempel levererar utfällningen av silverklorid från en blandning av silvernitrat och kobolthexaminklorid nitratsaltet av koboltkomplexet:

3 AgNO₃ + [Co(NH₃)₆]Cl₃ → 3 AgCl + [Co(NH₃)₆](NO₃)₃

Reaktanterna behöver inte vara mycket lösliga för att metatesreaktioner ska äga rum. Till exempel bildas bariumtiocyanat när man kokar en uppslamning av koppar(I)tiocyanat och bariumhydroxid i vatten:

Ba(OH)₂ + 2 CuCNS → Ba(CNS)₂ + 2 CuOH

Alkylering

Metallkomplex alkyleras via saltmetatesreaktioner. Illustrativt är metyleringen av titanocendiklorid för att ge Petasis-reagenset:^[4]

(C₅H₅)₂TiCl₂ + 2 ClMgCH₃ → (C₅H₅)₂Ti(CH₃)₂ + 2 MgCl₂

Saltprodukten fälls typiskt ut från reaktionslösningsmedlet.

Neutraliseringsreaktion

neutraliseringsreaktion är en typ av dubbelersättningsreaktion. En neutraliseringsreaktion uppstår när en syra reagerar med en lika stor mängd av en Bas. Detta skapar vanligtvis en lösning av ett salt och vatten. Till exempel reagerar saltsyra med natriumhydroxid för att producera natriumklorid och vatten:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Reaktion mellan en syra och ett karbonat eller bikarbonat ger alltid kolsyra som en produkt, som spontant sönderdelas till koldioxid och vatten. Frigörandet av koldioxidgas från reaktionsblandningen driver reaktionen till fullbordan. Ett exempel är den vanliga reaktionen av ättiksyra med natriumbikarbonat:

CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + CO₂ + H₂O

Saltfri metatesreaktion

I motsats till saltmetatesreaktioner, som drivs av utfällningen av fasta salter, är saltfria reduktioner, som utgår från bildning av silylhalider, fortskrider saltfria metatesreaktioner homogent.^[5]

Referenser

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Salt metathesis reaction, 27 oktober 2022.

Noter

^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "metathesis". doi:10.1351/goldbook.M03878.
^ J. R. Dilworth, W. Hussain, A. J. Hutson, C. Tetrahalo Oxorhenate Anions" Inorganic Syntheses 1997, volume 31, pages 257–262. doi:10.1002/9780470132623.ch42
^ J. Le Bras, H. Jiao, W. E. Meyer, F. Hampel and J. A. Gladysz, "Synthesis, Crystal Structure, and Reactions of the 17-Valence-Electron Rhenium Methyl Complex [(η⁵-C₅Me₅)Re(NO)(P(4-C₆H₄CH₃)₃)(CH₃)]⁺B(3,5-C₆H₃(CF₃)₂)₄⁻: Experimental and Computational Bonding Comparisons with 18-Electron Methyl and Methylidene Complexes", J. Organomet. Chem. 2000 volume 616, 54-66. doi:10.1016/S0022-328X(00)00531-3
^ Payack, J. F.; Hughes, D. L.; Cai, D.; Cottrell, I. F.; Verhoeven, T. R. (2002). "Dimethyltitanocene". Organic Syntheses. 79: 19.
^ Mashima, Kazushi (2020). ”Redox-Active α-Diimine Complexes of Early Transition Metals: From Bonding to Catalysis”. Bulletin of the Chemical Society of Japan 93 (6): sid. 799–820. doi:10.1246/bcsj.20200056.

Externa länkar

Metates - ny metod ger ämnen med unika egenskaper från Wikinews

[1] IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "metathesis". doi:10.1351/goldbook.M03878.

[2] J. R. Dilworth, W. Hussain, A. J. Hutson, C. Tetrahalo Oxorhenate Anions" Inorganic Syntheses 1997, volume 31, pages 257–262. doi:10.1002/9780470132623.ch42

[3] J. Le Bras, H. Jiao, W. E. Meyer, F. Hampel and J. A. Gladysz, "Synthesis, Crystal Structure, and Reactions of the 17-Valence-Electron Rhenium Methyl Complex [(η⁵-C₅Me₅)Re(NO)(P(4-C₆H₄CH₃)₃)(CH₃)]⁺B(3,5-C₆H₃(CF₃)₂)₄⁻: Experimental and Computational Bonding Comparisons with 18-Electron Methyl and Methylidene Complexes", J. Organomet. Chem. 2000 volume 616, 54-66. doi:10.1016/S0022-328X(00)00531-3

[4] Payack, J. F.; Hughes, D. L.; Cai, D.; Cottrell, I. F.; Verhoeven, T. R. (2002). "Dimethyltitanocene". Organic Syntheses. 79: 19.

[5] Mashima, Kazushi (2020). ”Redox-Active α-Diimine Complexes of Early Transition Metals: From Bonding to Catalysis”. Bulletin of the Chemical Society of Japan 93 (6): sid. 799–820. doi:10.1246/bcsj.20200056.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]