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醇鹽

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醇鹽負離子的結構。

醇鹽或稱烷氧基化合物,是中的羥基金屬取代後形成的一類化合物,形式上含有醇鹽(烷氧基)負離子RO,其中R為有機取代基。醇鹽具有很強的鹼性,取代基R的體積不大時,還是很好的親核試劑配體。一般在質子溶劑(如)中不穩定,是很多有機反應(如威廉姆遜合成法)的中間體結構,並且過渡金屬的醇鹽是常用的催化劑[1]

的酸性更強,生成的負離子鹽稱為酚鹽,一般比醇鹽要穩定,更易結晶和儲存,但不如醇鹽的親核性強。

烯醇鹽是由烯醇中的氫被取代而衍生出的一類化合物,一般可由脫去α-氫質子得到。烯醇鹽為兩位反應陰離子,氧端和碳端都有親核性,不同條件下兩種反應產物的比例不同。

製備

金屬還原

醇鹽一般以作原料製取。活動性較強的金屬與醇直接反應就會生成醇鹽,放出氫氣,其中醇作,提供氫離子。醇鈉和醇鉀一般以這種方法製取,如甲醇鈉

2CH3OH + 2Na → 2CH3ONa + H2

其他的醇及鹼金屬有時也可以發生這類反應。

親電性氯化物

醇鹽也可用金屬氯化物作原料製得。四氯化鈦與醇反應會生成相應的四烷氧基化合物,並放出氯化氫

TiCl4 + 4 (CH3)2CHOHTi(OCH(CH3)2}4 + 4 HCl

加入鹼,如叔胺會加快反應速率,並且其他金屬和主族元素氯化物也可替代四氯化鈦反應,如SiCl4ZrCl4PCl3

複分解反應

金屬氯化物與醇鈉發生複分解反應也是製取醇鹽的一種途徑:

n NaOR + MCln → M(OR)n + n NaCl

反應生成晶格能較高的NaCl,推動了反應發生。分離純化時,只需將產物溶於有機溶劑,氯化鈉便會沉澱下來,而醇鹽進入溶液。

電化學方法

電解質存在下,金屬在無水醇中通過電化學方法,發生陽極溶解,也可生成醇鹽。此方法適用於製取CoGaGeHfFeNiNbMoLaReScSiTiTaWYZr等元素的醇鹽,作為添加劑的電解質常選用氯化鋰或鹵化季銨鹽。可用此法製取的金屬醇鹽包括:Ti(OC3H7-iso)4、Nb2(OCH3)10、Ta2(OCH3)10、[MoO(OCH3)4]2、Re2O3(OCH3)6、Re4O6(OCH3)12和Re4O6(OC3H7-iso)10

性質

水解及酯交換

醇鹽按下式水解 [2]

2 LnMOR + H2O → [LnM]2O + 2 ROH

其中R是有機基團,L是任意配體,一般為烷氧基負離子。

乙醇鈦在水中不可逆水解的反應為:

1/n [Ti(OCH2CH3)4]n + 2 H2O → TiO2 + 4 HOCH2CH3

控制反應的位阻性質時,反應可以生成含氧聯的金屬醇鹽簇合物。其他醇也可替代反應物中的水,從而通過該反應可以實現醇鹽之間的轉化,稱為「酯交換反應」(Transesterification),甲醇鈉發生該反應即可製取生物柴油反應平衡可由醇的酸度控制,酸性更強的在與醇鹽反應時,往往生成醇和相應的酚鹽。或者,通過選擇性蒸發產物中揮發性更強的組分來分離此二者。用此法可將乙醇鹽轉化為丁醇鹽,因為乙醇沸點78°C低於丁醇的沸點118°C。

氧聯配體

很多金屬醇鹽會反應生成含氧聯配體的配合物。多數通過水解,但有些醚消除反應也會得到此類配合物:

2 LnMOR → [LnM]2O + R2O

此外,含低價金屬的醇鹽往往對空氣氧化敏感。

其他

過渡金屬醇鹽及氧化物往往呈現特徵性的多核性質,並且通常有產生橋聯現象的傾向。烷氧基化合物進行金屬原子交換時,產物往往不固定,例如若以取代Re4O6-y(OCH3)12+y中的,則有可能得到Re4-xMoxO6-y(OCH3)12+y(x=[0 - 2.82])及Re4-xWxO6-y(OCH3)12+y(x=[0 - 2])等。

很多金屬烷氧基化合物在100-300°C就會分解,並且產物常常是納米級的氧化物等材料粉末。這項技術有可能在航空航天、化工、電學等方面取得應用,並且相對傳統的工藝而言,該法溫度較低(低於500-900°C),而且生成的氧化物、金屬粉末、複雜氧化物、固溶體和合金都是很有價值的材料。

常見的醇鹽

四核ReOOMe的結構,氫原子被省略。

參考資料

  1. ^ Bradley, D. C.; Mehrotra, R.; Rothwell, I.; Singh, A. 「Alkoxo and Aryloxo Derivatives of Metals」 Academic Press, San Diego, 2001. ISBN 0121241408.
  2. ^ Single and mixed phase TiO2 powders by excess hydrolysis of titanium isopropoxide. Advances in Applied Ceramics. 2012, 111 (3) [2015-10-25]. (原始內容存檔於2021-04-24). 

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