Karbonylace jsou chemické reakce, při kterých se na organické nebo anorganické molekuly navazuje oxid uhelnatý. Oxid uhelnatý je snadno dostupný a má dostatečnou reaktivitu, je tak i často využívaným průmyslovým reaktantem.
Jako karbonylace se také označují oxidace vedlejších řetězců bílkovin.
Karbonylacemi se vyrábí několik průmyslově významných sloučenin, přičemž reakce jsou často velmi selektivní. Karbonylacemi vznikají karbonylové sloučeniny, obsahující skupiny C=O, jako jsou aldehydy, karboxylové kyseliny a estery.[1][2] Karbonylace jsou součástmi řady druhů reakcí, například hydroformylací a Reppeových reakcí; při Reppeových reakcích, které objevil Walter Reppe, se používají kovové katalyzátory, které na sebe navazují CO a tím jej aktivují.[3]
Hydroformylace spočívají vsoučasném navázání oxidu uhelnatého a vodíku na nenasycené organické sloučeniny, nejčastěji alkeny. Produkty bývají aldehydy:
Oxidační karbonylace methanolu se katalyzuje měďnými solemi, které vytvoří karbonylové meziprodukty. Při oxidačních karbonylacích alkenů se jako katalyzátory používají komplexy palladia.
Vhydrokarboxylacích mohou být substráty alkeny nebo alkyny. Takto se průmyslově vyrábí kyselina propionová zethenu za katalýzy tetrakarbonylem niklu:[1]
Kochova reakce je zvláštním druhem hydrokarboxylace, při kterém nejsou potřeba kovové katalyzátory; místo toho se katalyzuje silnými kyselinami, například sírovou, nebo směsí kyseliny fosforečné a fluoridu boritého. Reakce není dobře využitelná u jednoduchých alkenů. Kochovou reakcí se vyrábí kyselina glykolová:[9]
Také alkyl-, benzyl-, vinyl-, aryl- a allylhalogenidy lze karbonylovat spoužitím vhodných katalyzátorů, jako jsou práškové podoby manganu, železa nebo niklu.[10]
Karbonyly kovů, sloučeniny odpovídající vzorci M(CO)xLy (M = kov; L = jiný ligand), se připravují karbonylacemi přechodných kovů. Prášky železa a niklu reagují sCO přímo za vzniku příslušných karbonylů, Fe(CO)5 nebo Ni(CO)4. U většiny ostatních kovů je třeba použít jejich oxidy nebo halogenidy. Karbonyly kovů se používají jako katalyzátory výše popsaných hydroformylací a Reppeových reakcí.[11] Anorganické sloučeniny obsahující CO ligandy mohou také být, obvykle fotochemicky, dekarbonylovány.
↑Matthias Beller; B. Cornils; C. D. Frohning; C. W. Kohlpaintner. Progress in hydroformylation and carbonylation. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 1995, s. 17–85. doi:10.1016/1381-1169(95)00130-1.
↑Hartwig, J. F. Organotransition Metal Chemistry, from Bonding to Catalysis; University Science Books: New York, 2010
↑Kreis, M.; Palmelund, A.; Bunch, L.; Madsen, R., "A General and Convenient Method for the Rhodium-Catalyzed Decarbonylation of Aldehydes", Advanced Synthesis & Catalysis 2006, 348, 2148-2154 doi:10.1002/adsc.200600228
↑J. R. Zoeller; V. H. Agreda; S. L. Cook; N. L. Lafferty; S. W. Polichnowski; D. M. Pond. Eastman Chemical Company Acetic Anhydride Process. Catalysis Today. 1992, s. 73–91. doi:10.1016/0920-5861(92)80188-S.
↑El Ali, B.; Alper, H. "Hydrocarboxylation and hydroesterification reactions catalyzed by transition metal complexes" In Transition Metals for Organic Synthesis, 2nd ed.; Beller, M., Bolm, C., Eds.; Wiley-VCH:Weinheim, 2004 ISBN978-3-527-30613-8
↑Karlheinz Miltenberger, "Hydroxycarboxylic Acids, Aliphatic" in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim, 2003
