Amonólisis

Cualquier reacción química con amoníaco como reactivo.

En química , la amonólisis (/am·mo·nol·y·sis/) es el proceso de dividir el amoníaco en . ^[1] Las reacciones de amonólisis se pueden llevar a cabo con compuestos orgánicos para producir aminas (moléculas que contienen un átomo de nitrógeno con un par solitario , :N), ^[2] o con compuestos inorgánicos para producir nitruros . ^{[3] [4]} Esta reacción es análoga a la hidrólisis en la que se dividen las moléculas de agua. Al igual que el agua, el amoníaco líquido también sufre autoionización , ^[5] donde la constante de velocidad es k = 1,9 × 10 ^-38 . ^[6] ${\displaystyle {\ce {NH2- + H+}}}$ ${\displaystyle {\ce {{2 NH3 ⇌ NH4+ + NH2- }}}}$

Los compuestos orgánicos como los haluros de alquilo, los hidroxilos (hidroxinitrilos y carbohidratos), los carbonilo (aldehídos/cetonas/ésteres/alcoholes) y el azufre (derivados de sulfonilo) pueden sufrir amonólisis en amoníaco líquido. ^[5]

Síntesis orgánica

Mecanismo: amonolisis de ésteres

Este mecanismo ^[7] es similar a la hidrólisis de ésteres, el amoniaco ataca al carbono carbonilo electrófilo formando un intermedio tetraédrico . La reformación del doble enlace CO expulsa el éster. El alcóxido desprotona el amoníaco formando un alcohol y una amida como productos. ^[8]

Amonólisis de ésteres

de haloalcanos

Al calentar un haloalcano y amoníaco concentrado en un tubo sellado con etanol, se forman una serie de aminas junto con sus sales. ^{[9] [10]} La amina terciaria suele ser el producto principal. ^[11]

${\displaystyle {\ce {NH3->[{\ce {RX}}]RNH2->[{\ce {RX}}]R2NH->[{\ce {RX}}]R3N->[{\ce {RX}}]R4N+}}}$

Esto se conoce como amonólisis de Hoffmann . ^[12]

de alcoholes

Los alcoholes también pueden sufrir amonólisis en presencia de amoníaco. Un ejemplo es la conversión de fenol en anilina , catalizada por cloruro estánnico . ^[13]

${\displaystyle {\ce {ROH + NH3 A ->[{\ce {SnCl4}}] RNH2 + H2O}}}$

De compuestos carbonílicos

La reacción entre una cetona y amoníaco da como resultado una imina y un subproducto agua. Esta reacción es sensible al agua y, por lo tanto, se deben emplear agentes secantes como el cloruro de aluminio o un aparato Dean-Stark para eliminar el agua. La imina resultante reaccionará y se descompondrá nuevamente en cetona y amoníaco cuando esté en presencia de agua. Esto se debe a que esta reacción es reversible: ^[14]

${\displaystyle {\ce {R2CO + NH3 <=> R2CNH + H2O}}}$.

Síntesis inorgánica

La amonólisis se puede utilizar para sintetizar nitruros (y oxinitruros ) haciendo reaccionar varios precursores metálicos con amoníaco; algunas opciones incluyen la deposición química de vapor , ^[3] el tratamiento de metales u óxidos metálicos con gas amoníaco, ^[15] o amoníaco líquido supercrítico (también conocido como " síntesis amonotermal", análoga a la síntesis hidrotermal ). ^[16]

${\displaystyle {\ce {M + NH3 -> MN + 3/2 H2}}}$

${\displaystyle {\ce {MO2 + 4/3 NH3 -> MN + 2 H2O + 1/6 N2}}}$

Los productos de estas reacciones pueden ser complejos, con mezclas de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno que pueden resultar difíciles de caracterizar. ^[17]

Referencias

1. Speight, James G. (1 de enero de 2017), Speight, James G. (ed.), "Capítulo 3 - Química orgánica industrial", Química orgánica ambiental para ingenieros , Butterworth-Heinemann, págs. 87-151, doi :10.1016/b978-0-12-804492-6.00003-4, ISBN 978-0-12-804492-6, recuperado el 7 de diciembre de 2022
2. Stevenson, Arthur C. (septiembre de 1948). "Amonólisis". Química industrial y de ingeniería . 40 (9): 1584-1589. doi :10.1021/ie50465a006. ISSN  0019-7866.
3. Jayatunga, Benthara; Karim, Dr. Rezaul; Lalk, Rebeca; Ohanaka, está bien; Lambrecht, Walter ; Zhao, Hongping; Kash, Kathleen (2020). "Deposición de vapor químico metálico-orgánico de ZnGeGa2N4". Cristal. Crecimiento Des . 20 (1): 189–196. doi : 10.1021/acs.cgd.9b00995. S2CID  213595512.
4. Reichert, Malinda D.; Blanco, millas A.; Thompson, Michelle J.; Molinero, Gordon J.; Vela, Javier (2015). "Preparación e inestabilidad de nitruro cuproso nanocristalino". Química Inorgánica . 54 (13): 6356-6362. doi : 10.1021/acs.inorgchem.5b00679. PMID  26091284.
5. Fernelius, W. Conard.; Bowman, Glade B. (1 de febrero de 1940). "Amonólisis en amoniaco líquido". Reseñas químicas . 26 (1): 3–48. doi :10.1021/cr60083a002. ISSN  0009-2665.
6. Pleskov, VA (1935). Acta Physiochim . {{cite journal}}: Falta o está vacío |title=( ayuda )
7. Rangelov, Miroslav A.; Vayssilov, Georgi N.; Yomtova, Vihra M.; Petkov, Dimiter D. (24 de febrero de 2005). "Estudio teórico de la participación de o-OH en la amonólisis de ésteres de catecol". Química Orgánica y Biomolecular . 3 (5): 737–744. doi :10.1039/B417285J. ISSN  1477-0539. PMID  15731858.
8. Hori, Kenzi; Ikenaga, Yutaka; Arata, Kouichi; Takahashi, Takanori; Kasai, Kenji; Noguchi, Yoshiyuki; Sumimoto, Michinori; Yamamoto, Hidetoshi (29 de enero de 2007). "Estudio teórico sobre el mecanismo de reacción para la hidrólisis de ésteres y amidas en condiciones ácidas". Tetraedro . 63 (5): 1264-1269. doi :10.1016/j.tet.2006.11.039. ISSN  0040-4020. S2CID  97011776.
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10. Ashenhurst, James (26 de mayo de 2017). "Alquilación de aminas". Maestría en Química Orgánica .
11. Werner, Emil Alphonse (1 de enero de 1918). "La preparación de etilamina y dietilamina". Revista de la Sociedad Química, Transacciones de Faraday . 113 : 899. doi : 10.1039/CT9181300899. ISSN  0368-1645.
12. Dhingra, Anand (1 de diciembre de 1999). El Diccionario Sterling de Química. Editores esterlinas Pvt. Limitado. Ltd. pág. 194.ISBN​ 978-81-7359-123-5.
13. Hamada, H.; Matsuzaki, T.; Wakabayashi, K. (1 de abril de 1980). "Amonólisis en fase líquida de fenoles con catalizadores de cloruro metálico". Nipón Kagaku Kaishi; (Japón) (en japonés). 4 .
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