La química d'organosodi és la química dels compostos organometàl·lics que contenen un enllaç químic carboni-sodi (enllaç C-Na).Synthesis of Organometallic Compounds: A Practical Guide Sanshiro Komiya Ed. 1997C. Elschenbroich, A. Salzer Organometallics : A Concise Introduction (2nd Ed) (1992) from Wiley-VCH: Weinheim. L'aplicació de compostos organosòdics en química es limita en part a causa de la competència dels compostos organolítics, que estan comercialment disponibles i presenten una reactivitat més convenient.
El principal compost d'organosodi d'importància comercial és el ciclopentadienur de sodi (C₅H₅Na). El tetrafenilborat de sodi (C24H20BNa) també es pot classificar com un compost orgànic, ja que en estat sòlid, el sodi està lligat als grups aril.
Els enllaços organometàl·lics del grup 1 es caracteritzen per una elevada polaritat amb una gran nucleofilitat corresponent al carboni; aquesta polaritat és resultat de l'electronegativitat dispar del carboni (2,55) i el de liti (0,98), sodi (0,93), potassi (0,82), rubidi (0,82) i cesi (0,79). La naturalesa carbaniònica dels compostos d'organosodi es pot minimitzar mitjançant l'estabilització de ressonància, per exemple, Ph₃CNa. Una de les conseqüències de l'enllaç C-Na altament polaritzat és que els compostos organosòdics simples solen existir com a polímers poc solubles en dissolvents.
Síntesi Rutes de transmetal·lació Inicialment els compostos d'alquilsodi s'obtenien a partir del compost dialquilmercuri per transmetal·lació. Per exemple, el dietilmercuri ((C₂H₅)₂Hg) en la reacció de Schorigin (o reacció de Shorygin):Dietmar Seyferth "Alkyl and Aryl Derivatives of the Alkali Metals: Strong Bases and Reactive Nucleophiles. 2. Wilhelm Schlenk’s Organoalkali-Metal Chemistry. The Metal Displacement and the Transmetalation Reactions. Metalation of Weakly Acidic Hydrocarbons. Superbases" Organometallics 2009, volume 28, pp 2–33. P. Schorigin, "Beiträge zur Kenntnis der Kondensationen, welche durch Natrium bewirkt werden" Chem. Berichte 1907, vol. 40, 3111. P. Schorigin, "Synthesen mittels Natrium und Halogenalkylen" Ber. 41, 2711. . P. Schorigin, "Über die Natriumalkyl-Verbindungen und über die mit ihrer Hilfe ausgeführten Synthesen" Berichte, 1908, vol. 41, 2717. . P. Schorigin, "Synthesen mittels Natrium und Halogenalkylen" Chem. Berichte, 1908, volume 41, 2711. . P. Schorigin, "Neue Synthese aromatischer Carbonsäuren aus den Kohlenwasserstoffen" Chem. Berichte 1908, vol. 41, 2723. (C₂H₅)₂Hg + 2 Na → 2 C₂H₅Na + Hg
La gran solubilitat dels alcòxids de liti en hexà és la base d'una ruta sintètica útil: LiCH₂SiMe₃ + NaO–t–Bu → LiOt–Bu + NaCH₂SiMe₃
Rutes de desprotonació Per a alguns compostos orgànics àcids, els corresponents compostos orgànics es produeixen per desprotonació. El ciclopentadienur de sodi es prepara així mitjançant el tractament del sodi metàl·lic i el ciclopentadiè:Tarun K. Panda, Michael T. Gamer, and Peter W. Roesky "An Improved Synthesis of Sodium and Potassium Cyclopentadienide" Organometallics 2003, 22, 877-878. 2 Na + 2 C₅H₆ → 2 NaC₅H₅ + H₂ Els acetilens de sodi es formen de manera similar. Sovint s'utilitzen bases fortes de sodi en lloc del metall. El metilsulfinilmetilidur de sodi (C₂H₅NaOS / NaDMSO) es prepara tractant dimetilsulfòxid ((CH₃)₂SO / DMSO) amb hidrur de sodi (NaH): CH₃SOCH₃ + NaH → CH₃SOCHNa+ + H2
Intercanvi halogen-metall El tritilsodi (Ph₃CNa / trifenilmetilur de sodi) es pot preparar mitjançant intercanvi d'halogens metàl·lics. Ph₃CCl + 2 Na → Ph₃CNa + NaCl
Altres mètodes El sodi també reacciona amb hidrocarburs aromàtics policíclics a través de la reducció d'un electró. Amb solucions de naftalè (C10H₈) forma els radicals de colors intensos de naftalur de sodi (Na+[C10H₈]−), que s'utilitza com a agent reductor soluble: C10H₈ + Na → Na+[C10H₈]− Els antracens relacionats, així com els derivats de potassi, són ben coneguts.
Estructures Els compostos organosòdics simples com els derivats alquil i aril són generalment polímers insolubles. El metilsodi adopta una estructura polimèrica que consisteix en clústers interconnectats de [NaCH₃]₄. Quan els substituents orgànics són voluminosos i, especialment, en presència de lligands quelants com la TMEDA (tetrametiletilendiamina / (CH₃)₂NCH₂CH₂N(CH₃)₂), els derivats són més solubles.
Per exemple, el [NaCH₂SiMe₃] TMEDA és soluble en hexà. S'ha demostrat que els cristalls consten de cadenes alternants de grups de Na(TMEDA)+ i CH₂SiMe amb distàncies C-Na que van des de 2.523(9) fins a 2.643(9) Å.William Clegg, Ben Conway, Alan R. Kennedy, Jan Klett, Robert E. Mulvey, Luca Russo "Synthesis and Structures of [(Trimethylsilyl)methyl]sodium and -potassium with Bi- and Tridentate N-Donor Ligands" Eur. J. Inorg. Chem. 2011, p. 721–726.
Reaccions Els compostos organosòdics s'utilitzen tradicionalment com a bases fortes, encara que aquesta aplicació ha estat suplantada per altres reactius com la bis(trimetilsilil)amida de sodi (NaHMDS / ((CH₃)₃Si)₂NNa).
Els metalls alcalins més alts es coneixen per metal·lar fins i tot alguns hidrocarburs no activats i són coneguts per autometal·lats: 2 NaC₂H₅ → C₂H₄Na₂ + C₂H₆
A la reacció de Wanklyn (1858),J. A. Wanklyn, Ann. 107, 125 (1858)The Merck index of chemicals and drugs: an encyclopedia for chemists, Paul G. Stecher els compostos organosòdics reaccionen amb diòxid de carboni (CO₂) per donar als carboxilatos: C₂H₅Na + CO₂ → C₂H₅CO₂Na Els reactius de Grignard experimenten una reacció similar.
Alguns compostos organosòdics es degraden per beta eliminació: NaC₂H₅ → NaH + C₂H₄
Aplicacions industrials Encara que la química de l'organosodi s'ha descrit com «de poca importància industrial», va ser important en la producció del tetraetilplom ((CH₃CH₂)₄Pb).Rolf Ackermann, Ludwig Lange "Sodium Compounds, Organic" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH, Weinheim. Una reacció semblant a la reacció de Wurtz és la base de la fabricació industrial a la trifenilfosfina (PPh₃ / P(C₆H₅)₃): 3 PhCl + PCl₃ + 6 Na → PPh₃ + 6 NaCl La polimerització del butadiè i de l'estirè es catalitza mitjançant sodi metàl·lic.
Derivats orgànics dels metalls alcalins més pesats Lorganopotassi, organorubidi i organocesi són menys freqüents que els compostos organosòdics i tenen una utilitat limitada. Aquests compostos es poden preparar pel tractament de compostos d'alquil-liti amb els alcòxids de potassi, rubidi i cesi. Alternativament, sorgeixen del compost d'organomercuri, tot i que aquest mètode està datat. Els derivats metàl·lics sòlids adopten estructures polimèriques. Respecte a l'estructura de la niquelina (NiAs), MCH₃ (M = K, Rb, Cs) té sis centres metàl·lics alcalins lligats a cada grup metil. Els grups metils són piramidals, com s'esperava.E. Weiss, "Structures of Organo Alkali Metal Complexes and Related Compounds" Angewandte Chemie International Edition in English, 1993, volume 32, pages 1501–1523.
Un reactiu notable que es basa en un alquil d'un metall àlcali pesat és la base de Schlosser, una barreja de n-butil-liti (n-BuLi / LiCH₂(CH₂)₂CH₃) i terc-butòxid de potassi (2-metillpropà-2-olat de potassi / t-BuOK / KOC(CH₃)₃). Aquest reactiu reacciona amb el toluè (metilbenzè / PhMe / C₇H₈) per formar el compost vermell-taronja de bencilpotassi (KCH₂C₆CH₅).
Les proves per a la formació d'organometàl·lics alcalins pesats intermedis es proporcionen mitjançant l'equilibri de cis-2-butè i trans-2-butè catalitzats per metalls alcalins. L'isomerització és ràpida amb el liti i el sodi, però és lenta amb els metalls alcalins més alts. Els metalls alcalins més alts també afavoreixen la conformació estèricament congestionada. S'han informat diverses estructures cristal·lines de compostos d'organopotassi, que estableixen que, com els compostos de sodi, són polimèrics.
Referències
Categoria:Compostos de sodi Categoria:Química organometàl·lica Categoria:Química orgànica