Натрийорганические соединения

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

Строение

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

Физические и химические свойства

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:

${𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}𝖮{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}𝖭𝖺\mathsf{\to }{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}𝖮𝖭𝖺\mathsf{+}{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟨}}$

Анион-радикальные натрийорганические соединения с общей формулой NaШаблон:Sup[ArHШаблон:Sup] плохо растворяются в диэтиловом эфире. Циклопентадиенильный комплекс CШаблон:SubHШаблон:SubNa растворяется лишь в тетрагидрофуране и жидком аммиаке

Нагревание AlkNa приводит к разложению с образованием гидрида натрия и алкенов; арильные производные, ацетиленид натрия и CШаблон:SubHШаблон:SubNa 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, CШаблон:SubHШаблон:SubNa 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 применение

Синтез натрийорганических соединений включает в себя несколько способов:

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

$\mathrm{𝟤}𝖭𝖺\mathsf{+}𝖱𝖢𝗅\mathsf{\to }𝖭𝖺𝖢𝗅\mathsf{+}𝖭𝖺𝖱$

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):

$𝖱𝖧\mathsf{+}{𝖱}^{\prime }𝖭𝖺\mathsf{\to }{𝖱}^{\prime }𝖧\mathsf{+}𝖱𝖭𝖺$

• Реакция переметаллирования:

$𝖱𝖬𝖾\mathsf{+}𝖭𝖺\mathsf{\to }𝖱𝖭𝖺\mathsf{+}𝖬𝖾$

• Взаимодействие натрия с простыми эфирами и органическими сульфидами:

${𝖢}_{\mathrm{𝟨}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖢}_{\mathrm{𝟨}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺\mathsf{\to }{𝖢}_{\mathrm{𝟨}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖭𝖺\mathsf{+}{𝖢}_{\mathrm{𝟨}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}𝖲𝖭𝖺$

• Присоединение натрийорганических соединений к кратным связям:

$\mathsf{(}{𝖢}_{\mathrm{𝟨}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖢\text{=}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖭𝖺\mathsf{\to }\mathsf{(}{𝖢}_{\mathrm{𝟨}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖢𝖭𝖺𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}$

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

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

Исследователи

• 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.

Литература

• Шаблон:Книга