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Electrólisis de Kolbe


La electrólisis de Kolbe o reacción de Kolbe es una reacción orgánica que lleva el nombre de Hermann Kolbe . [1] La reacción de Kolbe es formalmente una dimerización descarboxilativa de dos ácidos carboxílicos (o iones carboxilato ). La reacción general es:

Si se utiliza una mezcla de dos carboxilatos diferentes, todas las combinaciones de ellos se consideran generalmente como estructuras de productos orgánicos:

3R1COO− + 3R2COO− → R1 − R1 + R1 − R2 + R2 − R2 + 6CO2 + 6e−​​​​​

El mecanismo de reacción implica un proceso radical de dos etapas : la descarboxilación electroquímica da un radical intermedio, que se combina para formar un enlace covalente. [2] Como ejemplo, la electrólisis del ácido acético produce etano y dióxido de carbono :

CH3COOH → CH3COO − → CH3COO · → CH3 · + CO2​​​
2CH3 · → CH3 CH3​​

Otro ejemplo es la síntesis de 2,7-dimetil-2,7-dinitrooctano a partir del ácido 4-metil-4-nitrovalérico: [3]

Electrolisis de Kolbe, síntesis de 2,7-dimetil-2,7-dinitrooctano

La reacción de Kolbe también se ha utilizado ocasionalmente en reacciones de acoplamiento cruzado .

En 2022, se descubrió que la electrólisis de Kolbe se mejora si se utiliza una corriente de onda cuadrada alterna en lugar de una corriente continua . [4] [5]

Aplicaciones

La electrólisis de Kolbe tiene algunas aplicaciones industriales. [6] En un ejemplo, el ácido sebácico se ha producido comercialmente mediante la electrólisis de Kolbe del ácido adípico . [7]

Se ha estudiado la electrólisis de Kolbe para convertir biomasa en biodiésel [8] [9] y para el injerto de electrodos de carbono. [10] [11]

Véase también

Referencias

  1. ^ Utley, James (1997). "Tendencias en la electrosíntesis orgánica". Chemical Society Reviews . 26 (3): 157. doi :10.1039/cs9972600157.
  2. ^ Vijh, AK; Conway, BE (1967). "Aspectos cinéticos de los electrodos de la reacción de Kolbe". Chem Rev . 67 (6): 623–664. doi :10.1021/cr60250a003.
  3. ^ Sharkey, WH; Langkammerer, CM (1973). "2,7-Dimetil-2,7-dinitrooctano". Síntesis orgánicas; Volúmenes recopilados , vol. 5, pág. 445.
  4. ^ Hioki, Yuta; Costantini, Matteo; Griffin, Jeremy; Harper, Kaid; Prado Merini, Melania; Nissl, Benedikt; Kawamata, Yu; Baran, Phil (31 de octubre de 2022). Superar las limitaciones del acoplamiento de Kolbe mediante electrosíntesis controlada por forma de onda (informe). Química. doi :10.26434/chemrxiv-2022-3cj82-v2.
  5. ^ Hioki, Yuta; Costantini, Matteo; Griffin, Jeremy; Harper, Kaid C.; Merini, Melania Prado; Nissl, Benedikt; Kawamata, Yu; Baran, Phil S. (7 de abril de 2023). "Superar las limitaciones del acoplamiento de Kolbe con la electrosíntesis controlada por forma de onda". Science . 380 (6640): 81–87. doi :10.1126/science.adf4762. ISSN  0036-8075. PMID  37023204.
  6. ^ Wendt, Hartmut; Vogt, Helmut; Kreysa, Gerhard; metro. Kolb, Dieter; mi. Engelmann, Gerald; Ziegler, Jörg C.; Goldacker, Hubert; Jüttner, Klaus; Galla, Ulrich; Schmieder, Helmut; Steckhan, Eberhard (2009). "Electroquímica". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi :10.1002/14356007.a09_183.pub3. ISBN 978-3-527-30673-2.
  7. ^ Seko, Maomi; Yomiyama, Akira; Isoya, Toshiro (1979). "Desarrollo de la electrosíntesis de Kolbe del ácido sebácico". CEER, Chemical Economy & Engineering Review . 11 (9): 48–50.
  8. ^ Yuan, Gang; Wu, Chan; Zeng, Guorong; Niu, Xiaopo; Shen, Guoqiang; Wang, Li; Zhang, Xiangwen; Luque, Rafael; Wang, Qingfa (18 de enero de 2020). "Electrólisis de Kolbe de ácidos grasos derivados de biomasa sobre nanocristales de platino en una celda electroquímica". ChemCatChem . 12 (2): 642–648. doi :10.1002/cctc.201901443. ISSN  1867-3880.
  9. ^ Ho, Calvin K.; McAuley, Kimberley B.; Peppley, Brant A. (1 de octubre de 2019). "Biolubricantes a través de hidrocarburos renovables: una perspectiva para nuevas oportunidades". Renewable and Sustainable Energy Reviews . 113 : 109261. doi :10.1016/j.rser.2019.109261. ISSN  1364-0321.
  10. ^ Andrieux, Claude P.; Gonzalez, Felipe; Savéant, Jean-Michel (1 de mayo de 1997). "Derivatización de superficies de carbono mediante oxidación anódica de arilatos. Manipulación electroquímica de las películas injertadas". Journal of the American Chemical Society . 119 (18): 4292–4300. doi :10.1021/ja9636092. ISSN  0002-7863.
  11. ^ Bélanger, Daniel; Pinson, Jean (20 de junio de 2011). "Electrografting: a powerful method for surface modification" (Electroinjerto: un método poderoso para la modificación de superficies). Chemical Society Reviews . 40 (7): 3995–4048. doi :10.1039/C0CS00149J. ISSN  1460-4744. PMID  21503288.

Lectura adicional

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