Metateza – definicja i znaczenie
Metateza, z łac. metathesis, to reakcja chemiczna, w której fragmenty cząsteczek reagujących zamieniają się miejscami według schematu: A–B + C–D ⇌ A–D + C–B. W chemii nieorganicznej znana jest jako reakcja podwójnej wymiany, obejmująca m.in. reakcje zobojętniania i strącania.
Metateza olefin
Metateza olefin to wymiana fragmentów alkilidenowych, prowadząca do powstania nowych olefin. Po raz pierwszy termin „metateza” w kontekście olefin wprowadził Calderon w 1967 roku. Reakcja ta, katalizowana przez metale przejściowe, umożliwia tworzenie nowych wiązań podwójnych węgiel-węgiel, minimalizując powstawanie produktów ubocznych.
Historia metatezy olefin
W latach 50. XX wieku Karl Ziegler odkrył metatezę, a Yves Chauvin w 1971 roku szczegółowo opisał jej mechanizm. W 1990 roku Richard Schrock opracował katalizatory molibdenowe, a Robert Grubbs w 1992 roku wprowadził katalizatory rutenowe. W 2005 roku Chauvin, Schrock i Grubbs otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Mechanizm reakcji metatezy
Mechanizm Chauvina obejmuje cykloaddycję alkenu do alkilidenu metalu, tworząc metalacyklobutan, który następnie ulega fragmentacji. Katalizatory obniżają energię aktywacji, umożliwiając osiągnięcie równowagi w krótkim czasie.
Katalizatory w metatezie olefin
- Katalizatory molibdenowe: Oparte na molibdenie, efektywne w metatezie.
- Katalizatory rutenowe: Oparte na rutenu, znane jako katalizatory Grubbsa, mają zastosowanie w syntezach organicznych.
Rodzaje metatezy
- Metateza krzyżowa (CM): Stosowana w przemyśle rafineryjnym do produkcji rozgałęzionych alkanów.
- Etenoliza: Proces degradacji olefin przy użyciu etylenu, wytwarzający α-olefiny.
- Metateza z zamknięciem pierścienia (RCM): Umożliwia syntezę nienasyconych pierścieni.
- Polimeryzacja z metatezy z otwarciem pierścienia (ROMP): Umożliwia produkcję poliolefin.
- Metateza acyklicznych dienów (ADMET): Umożliwia polimeryzację dienów do polienów.
Wnioski
Metateza jest istotną reakcją w chemii organicznej, umożliwiającą efektywne syntezy z szerokim zastosowaniem w przemyśle chemicznym, w tym w produkcji leków, tworzyw sztucznych i innych ważnych substancji.
