Метатезис алканов - это класс химических реакций, в которых алкан перегруппировывается с образованием более длинного или более короткого алканового продукта. Это похоже на метатезис олефинов , за исключением того, что метатезис олефинов расщепляет и воссоздает двойную связь углерод-углерод, но метатезис алканов действует на одинарной углерод-углеродной связи.
Примеры и катализаторы
Метатезис алканов катализируется металлсодержащими соединениями или комплексами. Один такой класс каталитических систем, открытый и разработанный группой Жана-Мари Бассе , включает гидрид тантала, нанесенный на кремнезем (SiO 2 ) TaH, при температурах от 25 ° C до 200 ° C. Эти системы катализируют превращение этана в метан , пропан и следы бутана . [1] Перекрестный метатезис также может иметь место, например, метан и пропан могут реагировать с образованием двух молекул этана. Этан реагирует с толуолом с образованием этилбензола и ксилола . В реакции участвуют промежуточные металлоциклобутановые соединения, как и в случае метатезиса олефинов . [2]
Также были разработаны системы с двумя катализаторами , которые эффективны для метатезиса высших алканов. Эти системы основаны на тандемной работе двух катализаторов: одного для переноса-дегидрирования, а другого - для метатезиса олефинов.
О гетерогенной системе, состоящей из Pt на оксиде алюминия, смешанного с оксидом W на диоксиде кремния, сообщили Бернетт и Хьюз. [3] Системы на основе пинцетного -iridium катализаторов дегидрирования и либо « Schrock - типа» олефиновые катализаторы метатезиса Мо на основе были сообщены Brookhart и Goldman . [4] Поскольку катализаторы на основе иридия проявляют селективность в отношении концов н-алканов, эти системы обладают уникальной способностью влиять на метатезис алканов с некоторой селективностью в отношении молекулярной массы продукта. Так, например, н-гексан можно превратить в этан и н-декан в качестве основных продуктов.
Можно предвидеть многочисленные применения метатезиса алканов с участием нефтехимических продуктов и топлива. Например, преобразование н-гексана в н-декан и этан было предложено с целью улучшения общего выхода н-алкана дизельного сорта (от C 9 H 20 до C 19 H 40 ) из реакторов Фишера-Тропша , которые превращают синтез-газ в широкий спектр н-алканов.
Скотт, Голдман и Брукхарт сообщили о метатезисе циклоалканов с помощью системы клещей-Ir / Mo. Циклооктан (цикло-C 8 H 16 ), например, превращается в смесь циклогексадекана (цикло-C 16 H 32 ) и более высоких колец, а также в полимеры. [5]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Vidal, V .; Theolier, A .; Thivolle-Cazat, J .; Бассет, JM (1997). «Метатезис алканов, катализируемый гидридами переходных металлов на кремнеземной основе». Наука . 276 (5309): 99–102. DOI : 10.1126 / science.276.5309.99 . PMID 9082995 .
- ^ Бассет, Жан Мари; Копере, Кристоф; Лефорт, Лоран; Maunders, Barry M .; Мори, Оливье; Ле Ру, Эрван; Саджо, Гийом; Суанье, Софи; Суливонг, Даравонг; Санли, Гленн Дж .; Тауфик, Мостафа; Тиволле-Казат, Жан (2005). «Первичные продукты и механизмы метатезиса алканов». Журнал Американского химического общества . 127 (24): 8604–8605. DOI : 10.1021 / ja051679f . PMID 15954760 .
- ^ Burnett, Robert L .; Хьюз, Томас Р. (1973). «Механизм и отравление реакции молекулярного перераспределения алканов с двухфункциональной каталитической системой». Журнал катализа . 31 : 55–64. DOI : 10.1016 / 0021-9517 (73) 90270-4 .
- ^ Goldman, AS; Рой, штат Аризона; Хуанг, З .; Ahuja, R .; Schinski, W .; Брукхарт, М. (2006). "Каталитический метатезис алканов путем тандемного дегидрирования алканов-олефиновый метатезис". Наука . 312 (5771): 257–261. Bibcode : 2006Sci ... 312..257G . DOI : 10.1126 / science.1123787 . PMID 16614220 .
- ^ Ахуджа, Риту; Кунду, Сабудж; Goldman, Alan S .; Брукхарт, Морис; Висенте, Брайан Ч .; Скотт, Сюзанна Л. (2008). «Каталитическое расширение кольца, сжатие и метатезис-полимеризация циклоалканов». Химические коммуникации (2): 253–255. DOI : 10.1039 / B712197K . PMID 18092104 .