Натрийорганические соединения

Натрийорганические соединения — соединения, в которых атом натрия соединён непосредственно с атомом углерода органических функциональных групп.

СтроениеПравить

Строение натрийорганических соединений сложное. В частности, диметилнатрий представляет собой тетрамер. Связь C-Na имеет ионный характер, и в растворах NaR может диссоциировать на Na⁺ и R^- - как отдельные ионы, так и сольватно-разделённые и контактные ионные пары.

Физические и химические свойстваПравить

Натрийорганические соединения с алкильными радикалами NaAlk представляют собой бесцветные вещества, нерастворимые в углеводородах, но растворяющиеся в простых эфирах, частично реагируя с ними с расщеплением связи C-O:

${\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{O}{\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{+}{\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{N}\mathsf{a}\to <!--\; \to \; -->{\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{O}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{+}{\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}{\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{6}}$${\mathsf {C_{2}H_{5}OC_{2}H_{5}+C_{2}H_{5}Na\rightarrow C_{2}H_{5}ONa+C_{2}H_{4}+C_{2}H_{6}}}$ 

Анион-радикальные натрийорганические соединения с общей формулой Na⁺[ArH^•-] плохо растворяются в диэтиловом эфире. Циклопентадиенильный комплекс C₅H₅Na растворяется лишь в тетрагидрофуране и жидком аммиаке

Нагревание AlkNa приводит к разложению с образованием гидрида натрия и алкенов; арильные производные, ацетиленид натрия и C₅H₅Na сравнительно устойчивы к нагреванию.

Натрийорганические соединения являются реакционноспособными соединениями. Они очень легко реагируют с кислородом воздуха и даже со следами влаги: алкильные производные воспламеняются на воздухе, осторожное окисление арильных производных сопровождается флуоресценцией, C₅H₅Na окисляется с образованием углерода. Взаимодействие натрийорганических соединений с водой, спиртами и кислотами протекает бурно, иногда с воспламенением и взрывом. С диоксидом углерода образуют карбонат натрия, реагируют с карбонильными соединениями, вступают в реакции присоединения по кратным связям, вытесняют атомы других металлов из металлоорганических соединений, реагируют с галогенидами металлов с образованием металлоорганических соединений и др.

Получение и применениеПравить

Синтез натрийорганических соединений включает в себя несколько способов:

• Реакция хлорпроизводных углеводородов с мелкодисперсным натрием или амальгамой натрия в органической фазе:

$\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{+}\mathsf{R}\mathsf{C}\mathsf{l}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{R}$${\mathsf {2Na+RCl\rightarrow NaCl+NaR}}$ 

Данный способ имеет ограниченное применение вследствие побочных реакций с образованием NaCl и R-R (реакция Вюрца).

• Металлирование соединений с подвижным атомом водорода при действии металлического натрия, амида натрия или другого натрийорганического соединения (реакция Шорыгина):

$\mathsf{R}\mathsf{H}\mathsf{+}{\mathsf{R}}^{\prime }\mathsf{N}\mathsf{a}\to <!--\; \to \; -->{\mathsf{R}}^{\prime }\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{R}\mathsf{N}\mathsf{a}$${\mathsf {RH+R'Na\rightarrow R'H+RNa}}$ 

• Реакция переметаллирования:

$\mathsf{R}\mathsf{M}\mathsf{e}\mathsf{+}\mathsf{N}\mathsf{a}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{R}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{+}\mathsf{M}\mathsf{e}$${\mathsf {RMe+Na\rightarrow RNa+Me}}$ 

• Взаимодействие натрия с простыми эфирами и органическими сульфидами:

${\mathsf{C}}_{\mathsf{6}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{C}}_{\mathsf{6}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\to <!--\; \to \; -->{\mathsf{C}}_{\mathsf{6}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{+}{\mathsf{C}}_{\mathsf{6}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{S}\mathsf{N}\mathsf{a}$${\mathsf {C_{6}H_{5}CH_{2}SC_{6}H_{5}+2Na\rightarrow C_{6}H_{5}CH_{2}Na+C_{6}H_{5}SNa}}$ 

• Присоединение натрийорганических соединений к кратным связям:

$\mathsf{(}{\mathsf{C}}_{\mathsf{6}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{\text{=}}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{a}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{(}{\mathsf{C}}_{\mathsf{6}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}$${\mathsf {(C_{6}H_{5})_{2}C{\text{=}}CH_{2}+CH_{3}CH_{2}Na\rightarrow (C_{6}H_{5})_{2}CNaCH_{2}CH_{2}CH_{3}}}$ 

• Получение анион-радикальных соединений натрия реакцией натрия с полиядерными ароматическими соединениями. При этом образуются парамагнитные соединения Na[ArH] и диамагнитные Na₂[ArH].

Применение натрийорганических соединений заключается в процессах органического синтеза; как катализаторов анионной полимеризации.

ИсследователиПравить

• Шорыгин, Павел Полиевктович. В 1911 году защитил в Московском университете магистерскую диссертацию на тему: «Исследования в области металлоорганических соединений натрия». Две открытых им реакции вошли под его именем в классическую химию.

ЛитератураПравить

• Кнунянц И. Л. и др. т.3 Мед-Пол // Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1992. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.