Language
Country/Area
No result found
البنية الخفية للكربوكسيلات المعدنية: لماذا هي مهمة جدًا في الكيمياء؟
مجمعات الكربوكسيل المعدنية عبارة عن مجمعات تنسيق مرتبطة برباطات الكربوكسيل (RCO2−). مع تنوع الأحماض الكربوكسيلية فإن أنواع الكربوكسيلات المعدنية غنية أيضًا. تعتبر العديد من الكربوكسيلات المعدنية مفيدة تجارياً كما جذبت أيضاً اهتماماً كبيراً في الأوساط الأكاديمية. تُظهر الكربوكسيلات مجموعة متنوعة من أوضاع التنسيق، وأكثرها شيوعًا تشمل تنسيق κ1- (O-أحادي السن)، وκ2 (O,O-ثنائي السن)، والتنسيق الجسري.
الأسيتات والمركبات الأحادية الكربوكسيلية ذات الصلة
البنية والترابط
ترتبط الكربوكسيلات المعدنية بالمعدن من خلال ذرة أو ذرتين من الأكسجين، والرموز المقابلة هي κ1- و κ2-. من حيث عد الإلكترونات، تعمل الكربوكسيلات κ1 كربيطة من النوع "X"، على غرار الهالوجينات الزائفة. κ2-كربوكسيلات هي ربيطات "L-X"، والتي تشبه تركيبة قواعد لويس (L) والهالوجينات الزائفة (X). في نظرية الأحماض والقواعد الصلبة واللينة، يتم تصنيف الكربوكسيلات على أنها ربيطات صلبة.
"إن التنوع البنيوي لأسيتات المعادن يجعلها موضوعًا ساخنًا للبحث."
الهياكل الانتقائية للأسيتات
من بين الكربوكسيلات البسيطة، توفر معقدات الأسيتات مثالاً محددًا. معظم أسيتات المعادن الانتقالية عبارة عن معقدات مختلطة من الربيطة. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك مركب النيتروجين المائي والأسيتات، Ni(O2CCH3)2(H2O)4، حيث توجد رابطة هيدروجينية داخل الجزيء بين الأكسجين غير المنسق وبروتونات الربيطة المائية. تكون هذه المركبات البسيطة عادةً متعددة المعادن، حيث يكون لأسيتات المعادن الأساسية الصيغة [M3O(OAc)6(H2O)3]n+.
المجمعات المتجانسة
عادةً ما تكون معقدات الكربوكسيل المتجانسة عبارة عن بوليمرات تنسيقية، ولكن هناك استثناءات. أسيتات الفضة Ag2(OAc)2 هو مثال على أحادي الكربوكسيل الجزيئي. تعتبر ثنائيات الأسيتات الجزيئية أكثر شيوعًا، ويتبنى العديد من ثنائيات الأسيتات بنية الفانوس الصيني. تشمل الأمثلة المدروسة جيدًا رباعيات الأسيتات ثنائية المعدن (M2(OAc)4)، مثل أسيتات الفاناديوم (II)، وأسيتات النحاس (II)، وأسيتات الموليبدينوم (II)، وأسيتات الكروم (II). ملح حمضي. يظهر ثنائي أسيتات البلاتين وثنائي أسيتات البلاديوم الهياكل الداخلية لـ Pt4 وPd3، مما يوضح بشكل أكبر اتجاه ربيطات الأسيتات لتثبيت الهياكل المتعددة المعادن.
التوليف
هناك العديد من الطرق لتصنيع الكربوكسيلات المعدنية. بدءًا من حمض الكربوكسيل المتشكل الأول، ثبت أن المسارات التالية قابلة للتنفيذ: تفاعل الحمض والقاعدة، تفكك البروتون، الإضافة المؤكسدة، وما إلى ذلك. بدءًا من الكربوكسيل المتشكل أولاً، تكون تفاعلات تبادل الملح شائعة أيضًا. هناك طريق اصطناعي آخر للحصول على الكربوكسيلات المعدنية من خلال كربنة ألكيلات المعادن القلوية العالية.
التفاعل
التفاعل الشائع لكربوكسيلات المعادن هو الإزاحة بواسطة ربيطات أكثر أساسية. الأسيتات هي مجموعة مغادرة شائعة. وهي حساسة بشكل خاص لتفكك البروتون، والذي يستخدم على نطاق واسع لإدخال الربائط، واستبدال الأحماض الكربوكسيلية. بهذه الطريقة، يتم تشكيل أوكتاكلوروديموليبدات من رباعي أسيتات ثنائي الموليبدينوم. يُعتقد أن أسيتات المعدن النووي يعمل كقاعدة في تفاعل نزع البروتونات المعدني المتفق عليه. ومع ذلك، بالنسبة لبعض الكاربوليتات المعدنية، وخاصة المعادن المحبة للإلكترونات، غالبًا ما يتم إنشاء مشتقات أكسيد.
غالبًا ما تلعب الكربوكسيلات المعدنية أدوارًا متعددة في التفاعلات الكيميائية، وخصائصها المتعددة الوظائف تجعلها كواشف كيميائية قيمة.
كربوكسيلات أخرى
تشكل العديد من الكربوكسيلات معقدات مع المعادن الانتقالية، وتتصرف الكربوكسيلات الألكيلية والعطرية البسيطة بشكل مشابه للأسيتات. يختلف TFA في المجمعات أحادية النواة، حيث أنه عادةً ما يكون أحادي السن.
التطبيقات
نفثوات معدنية وإيثيل هيكسانوات
حمض النفثاليك هو عبارة عن خليط من الأحماض الكربوكسيلية طويلة السلسلة والحلقية المستخرجة من البترول والتي يمكن أن تشكل معقدات كارهة للماء مع المعادن الانتقالية. تُستخدم هذه النفثات المعدنية على نطاق واسع في المنظفات الصناعية ومواد التشحيم ومثبطات التآكل وما إلى ذلك. تشتمل النفثالات المستخدمة صناعيا على مشتقات الألومنيوم والكالسيوم والكوبالت والنحاس.
أمينوبولي كربوكسيلات
تعتبر الكربوكسيلات المعدنية المشتقة من الأمينوبولي كربوكسيلات سلسلة مهمة تجاريا، مثل EDTA4-. ترتبط هذه المخلبات الاصطناعية أيضًا بالأحماض الأمينية، وتشكل الأساس لمجمعات الأحماض الأمينية الأكبر.
الأطر العضوية المعدنية (MOFs)
الأطر المعدنية العضوية عبارة عن بوليمرات تنسيقية ثلاثية الأبعاد مسامية تتكون من مجموعات من الكربوكسيلات المعدنية، والتي عادة ما تكون مرتبطة بسلاسل مترافقة من الأحماض الفثاليكية والتريميليتيك.
كواشف التخليق العضوي
يُذكر أن "كربوكسيلات الكوبالت هي واحدة من أكثر المحفزات المتجانسة استخدامًا في الصناعة" حيث يتم استخدامها لأكسدة الباراكسيلين من حمض التريفثاليك. يعتبر أسيتات البلاديوم (II) أكثر معقدات المعادن الانتقالية استخدامًا في التركيب العضوي بوساطة المعادن.
إن بنية وتطبيقات الكربوكسيلات المعدنية مليئة بإمكانيات لا حصر لها. وقد يساعدنا الاستكشاف المتعمق لخصائصها في فهم المزيد عن التطورات العلمية والتكنولوجية المستقبلية. كم من الأسرار المجهولة تخفيها البنية السرية لهذه الكربوكسيلات المعدنية؟
