Άλατα διαζωνίου:Ιδιότητες, σύνθεση και εφαρμογές

Τα άλατα διαζωνίου είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν τρία άτομα αζώτου και μια ομάδα αλκυλίου ή αρυλίου (δακτύλιος βενζολίου) στην αντίθετη πλευρά. Τα άλατα διαζωνίου βρίσκονται μεταξύ των αζωχρωστικών και των αλάτων της βαφής (χρωστικοί παράγοντες). Αναφέρονται ως άλατα λόγω της παρουσίας ενός διπλού ατόμου αζώτου (διαζω), το οποίο παρατηρείται συχνά στα ιοντικά άλατα όταν τα μόρια χλωρίου παίρνουν τη θέση του ατόμου αζώτου. Η όλη διαδικασία για την παραγωγή αλάτων διαζωνίου είναι σχετικά απλή.

Ορισμός των αλάτων διαζωνίου

Τα άλατα διαζωνίου αναφέρονται ως ενώσεις διαζωνίου. Τα άλατα διαζωνίου είναι οργανικά μόρια με τον τύπο R–N2+X–, όπου το R είναι μια ομάδα αλκυλίου ή αρυλίου, το X είναι οποιοδήποτε αλογόνο ή οργανική ένωση. Τα άλατα αρυλοδιαζωνίου χρησιμοποιούνται συχνά ως ενδιάμεσα για τη σύνθεση οργανικών ενώσεων.

Τα άλατα αρενοδιαζονίου είναι μια μορφή της χημικής ουσίας αρενοδιαζώνιο. Στον όρο «άλατα διαζωνίου», το «di» υποδηλώνει δύο, το aza αντιπροσωπεύει το άζωτο και το ώνιο αντιπροσωπεύει την ιοντική φύση της ένωσης. Ως αποτέλεσμα, οι ιοντικές ουσίες που περιέχουν N≡N αναφέρονται ως άλατα διαζωνίου.

Ιδιότητες αλάτων διαζωνίου

• Είναι φυσικά ιοντικά.
• Τα άλατα διαζωνίου είναι άχρωμες κρυσταλλικές ενώσεις. Εάν εκτεθούν στον αέρα, σκουραίνουν.
• Πολλές ενώσεις νιτρικού και υπερχλωρικού διαζωνίου εκρήγνυνται όταν υπερθερμαίνονται ή ξηραίνονται με θερμότητα. Δεδομένου ότι συντίθενται in situ, αυτές οι ενώσεις δεν διαχωρίζονται και μπορούν να προστεθούν αμέσως σε διάφορα συνθετικά παρασκευάσματα.
• Τα διπλά άλατα διαζωνίου και χλωριούχου ψευδαργύρου, μαζί με το διαζώνιο και τα τριφθοροβορικά, είναι σταθερά σε θερμοκρασία δωματίου και έχουν χρησιμοποιηθεί ως άλατα ταχύτερης βαφής στη σύνθεση ναφθόλης.

• Τα άλατα διαζωνίου είναι συνήθως χρησιμοποιούμενα χημικά στη συνθετική οργανική χημεία. Νωρίτερα, άλατα διαζωνίου χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία υφασμάτων με χρώμα που δεν αντέχει το νερό και η αντίδραση περιλαμβάνει τη βύθιση υφασμάτων σε διαλύματα υδατοδιαλυτών.
• Στη συνέχεια βυθίστηκε σε ένα διάλυμα συζεύκτη, έναν πλούσιο σε ηλεκτρόνια δακτύλιο που εκτελεί διαδικασίες ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης.
• Τα άλατα διαζωνίου υιοθετούνται συνήθως στις βιομηχανίες χρωστικών και βαφών για τη δημιουργία βαμμένων υφασμάτων.
• Προς το παρόν, τα άλατα διαζωνίου χρησιμοποιούνται συχνά για τη σύνθεση αζωχρωστικών, και ως εκ τούτου, είναι κρίσιμα στη βιομηχανία και την οργανική χημεία.
• Οι ενώσεις διαζωνίου, ιδιαίτερα τα παράγωγα αρυλίου, χρησιμοποιούνται ευρέως στη χημική σύνθεση. Το βενζόλιο δεν μπορεί να υποκαταστήσει άμεσα τις αρωματικές ενώσεις. ως εκ τούτου οι διαζωενώσεις αντικαθιστούν αυτές τις ενώσεις στα άλατα διαζωνίου.
• Οι αζωχρωστικές συντίθενται ομοίως από άλατα διαζωνίου και έχουν παρόμοια χημική δομή με τις αζωχρωστικές. Αυτές οι αζωχρωστικές διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένων των χρωμάτων, των πλαστικών και των υλικών από καουτσούκ. Είναι δημοφιλή λόγω της αντοχής τους στο φως και της υψηλής ποιότητας των χρωστικών τους.

Η μεθοδολογία παρασκευής αλάτων διαζωνίου

Η διαζώτιση ή διάσταση μιας οργανικής ένωσης, συνηθέστερα πρωτογενών αρωματικών αμινών, έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό αλάτων διαζωνίου. Οι ομάδες διαζωνίου είναι εξαιρετικά ασταθείς και επομένως δεν μπορούν να αποθηκευτούν. Ως αποτέλεσμα, συνήθως τα χρησιμοποιούμε αμέσως μετά την προετοιμασία τους. Το νιτρώδες οξύ αντιδρά με αρωματικές αμίνες για να σχηματίσει το πιο σταθερό άλας διαζωνίου.

Η ανιλίνη (αρωματική αμίνη) και το νιτρώδες οξύ παράγουν το άλας διαζωνίου. Το νιτρώδες οξύ είναι ένα εξαιρετικά επικίνδυνο αέριο. Το NaNO2 και ένα ανόργανο οξύ παρασκευάζονται τυπικά σε όλη την αντίδραση στην οποία χρησιμοποιούνται.

Αντιδράσεις αλάτων διαζωνίου

Αυτό είναι ζωτικής σημασίας καθώς τα παραγόμενα άλατα διαζωνίου μπορούν να μετατραπούν σε άπειρες εξαιρετικές λειτουργικές ομάδες.

Ο όρος "πολύχρηστος" μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε διεργασία που χρησιμοποιεί μία μόνο πρώτη ύλη και μπορεί να μετατραπεί σε επτά διαφορετικά τελικά προϊόντα.

Οι αντιδράσεις άλατος διαζωνίου μπορούν να ταξινομηθούν ευρέως σε δύο τύπους:τις αντιδράσεις του Sandmeyer, μεταξύ πολλών άλλων αποκρίσεων.

1. Αντιδράσεις Sandmeyer:

Μια μέθοδος μετατροπής αλάτων διαζωνίου είναι η επεξεργασία τους με διαφορετικές ενώσεις χαλκού. Οι αντιδράσεις του Sandmeyer ονομάζονται από τον Traugott Sandmeyer, ο οποίος τις ανακάλυψε το 1884.

Τρία σημαντικά παραδείγματα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• Το CuCl μετατρέπει τα άλατα αρυλοδιαζωνίου σε αρυλοχλωρίδια
• Το CuBr μετατρέπει τα άλατα αρυλοδιαζωνίου σε αρυλοβρωμίδια
• Το CuCN μετατρέπει τα άλατα αρυλοδιαζωνίου σε αρυλοκυανίδια.

Σύμφωνα με αυτήν την αντίδραση, οι ρίζες αρυλίου οξειδώνονται σε κατιόντα αρυλίου, τα οποία στη συνέχεια προσβάλλονται από πυρηνόφιλα.

2. Άλλες αντιδράσεις:

Η υποκατάσταση γίνεται χωρίς χαλκό εάν υπάρχει ισχυρό πυρηνόφιλο και το μείγμα θερμαίνεται επαρκώς:

• Τα αρυλοϊωδίδια μπορούν επίσης να συντεθούν με επεξεργασία αλάτων αρυλοδιαζωνίου με ιωδιούχο κάλιο (KI).

C6H5N2Cl + KI →C6H5I + KCl + N2

• Με θέρμανση ενός άλατος αρυλοδιαζωνίου με νερό και οξύ, μπορούν να προστεθούν ομάδες υδροξυλίου (ΟΗ).

• Τα αρυλοφθορίδια εγκαθίστανται σε δύο βήματα. Με την επεξεργασία του πιο σταθερού άλατος διαζωνίου με HBF4, το αντίθετο ιόν (Χ–) στο άλας διαζωνίου αρυλίου ανταλλάσσεται με το τετραφθοροβορικό ιόν (BF4–). Το φθόριο μπορεί στη συνέχεια να χρησιμεύσει ως πυρηνόφιλο, αντικαθιστώντας το N2 και δημιουργώντας BF3 όταν θερμαίνεται.

• Το άλας αρυλοδιαζωνίου μπορεί να μετατραπεί σε C-H με επεξεργασία του με υποφωσφορώδη οξέα (H3PO2).

• Οι διαδικασίες σύζευξης Diazo παράγουν συνθετικές βαφές όπως κίτρινο, κόκκινο και πορτοκαλί. Σε αυτό το πλαίσιο, αναφέρονται ως αζωχρώματα λόγω της ικανότητάς τους να δίνουν χρώμα και υπάρχουν τόσο σε σχηματισμούς -cis όσο και σε -trans.

C6H5N2Cl + C6H5OH→C6H5 –N2–C6H4 –OH

Συμπέρασμα

Η διαζωτοποίηση είναι η χημική διαδικασία μετατροπής μιας πρωτογενούς αρωματικής αμινομάδας στο άλας διαζωνίου της. Τυπικά, αυτά τα άλατα διαζωνίου παρασκευάζονται με αντίδραση μιας αρωματικής αμίνης, συμπεριλαμβανομένου του νιτρώδους οξέος, με μια άλλη ένωση. Ωστόσο, έχει ανακαλυφθεί ότι η ομάδα διαζωνίου είναι εξαιρετικά ασταθής υπό κανονικές ρυθμίσεις. Ως αποτέλεσμα, δεν αποθηκεύεται συνήθως. Αντίθετα, χρησιμοποιείται αμέσως μετά την προετοιμασία. Επομένως, το νιτρώδες οξύ και οι αρωματικές αμίνες χρησιμοποιούνται συνήθως για τη σύνθεση αλάτων διαζωνίου.