محفز ويلكنسون أو RhCl(PPh3)2 هو محفز متجانس نشط للغاية يستخدم في التخليق العضوي، خاصة في تفاعلات الهدرجة. وهو يتألف من مجمع الروديوم مع بروابط الفوسفين.
| اسم الأيوباك | كلوريدوتريس (ثلاثي فينيل فوسفين) الروديوم (I) |
| الصيغة الجزيئية | C54H45ClP3Rh |
| CAS رقم | 14694-95-2 |
| المرادفات | مركب كلوريد ثلاثي فينيل فوسفين الروديوم، محفز ويلكنسون، RhCl(PPh3)3، مركب كلوريد ثلاثي فينيل فوسفين الروديوم (I)، كلوريد ثلاثي فينيل فوسفين الروديوم، كلوريد الروديوم ثلاثي فينيل فوسفين |
| إنتشي | InChI=1S/2C18H15P.2ClH.Rh/c21-4-10-16(11-5-1)19(17-12-6-2-7-13-17)18-14-8-3-9- 15-18;;;/h21-15H;2*1H;/ف;;;;+3/p-3 |
محفز ويلكنسون الكتلة المولية
الكتلة المولية لمحفز ويلكنسون، المعروف أيضًا باسم RhCl(PPh3)2، تبلغ 925.08 جم/مول. وتشتق هذه القيمة من مجموع الكتل الذرية للعناصر المكونة للمعقد، بما في ذلك الروديوم والكلور والكربون والهيدروجين والفوسفور. تعد الكتلة المولية لمحفز ويلكنسون معلمة مهمة في تحديد كمية المحفز اللازمة لتفاعل معين.
نقطة غليان محفز ويلكنسون
يُستخدم محفز ويلكنسون عمومًا كمحفز متجانس، وبالتالي ليس لديه نقطة غليان محددة جيدًا. ومع ذلك، فإن درجة حرارة تحللها ستكون حوالي 180 درجة مئوية. عند درجات الحرارة المرتفعة، قد يتحلل محفز ويلكنسون ويفقد نشاطه التحفيزي.
نقطة انصهار محفز ويلكنسون
تبلغ درجة انصهار محفز ويلكنسون، المعروف أيضًا باسم RhCl(PPh3)3، حوالي 207-209 درجة مئوية. قد تختلف هذه القيمة قليلاً اعتمادًا على نقاء المحفز وطريقة القياس.
كثافة محفز ويلكنسون جم/مل
ستكون كثافة محفز ويلكنسون حوالي 1.4 جم/مل. يمكن أن تختلف هذه القيمة أيضًا اعتمادًا على نقاء المحفز وطريقة القياس.
ويلكنسون محفز الوزن الجزيئي
يبلغ الوزن الجزيئي لمحفز ويلكنسون، المعروف أيضًا باسم RhCl(PPh3)3، 925.08 جم/مول. يتم حساب هذه القيمة عن طريق إضافة الأوزان الذرية للذرات المكونة للمركب. الوزن الجزيئي مهم في تحديد العناصر الكيميائية للتفاعلات التي تنطوي على المحفز.
هيكل محفز ويلكنسون
يتكون هيكل محفز ويلكنسون، أو RhCl(PPh3)3، من ذرة روديوم منسقة مع ثلاث روابط ثلاثي فينيل فوسفين (PPh3) وأيون كلوريد (Cl-). يحتوي المجمع على هندسة مستوية مربعة، مع وجود ذرة الروديوم في المركز والربائط الأربعة مرتبة حولها في مستوى مسطح. تعتبر بروابط PPh3 مهمة لتحقيق الاستقرار في المجمع وتسهيل تفاعله في التخليق العضوي.
صيغة ويلكنسون المحفزة
صيغة محفز ويلكنسون هي RhCl(PPh3)3. تمثل هذه الصيغة قياس العناصر الكيميائية للمعقد، مما يشير إلى وجود ذرة روديوم واحدة، وأيون كلوريد واحد، وثلاث روابط ثلاثي فينيل فوسفين في المجمع. تعتبر الصيغة مهمة لتحديد كمية المحفز اللازم لتفاعل معين، وكذلك لحساب العائد النظري للمنتج.
| مظهر | مادة صلبة بلورية حمراء داكنة |
| جاذبية معينة | 1.4 جرام/مل |
| لون | احمر غامق |
| يشم | عديم الرائحة |
| الكتلة المولية | 925.08 جرام/مول |
| كثافة | 1.4 جرام/مل |
| نقطة الانصهار | 207-209 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | يتحلل عند ~ 180 درجة مئوية |
| نقطة فلاش | غير قابل للتطبيق |
| الذوبان في الماء | لا يتحلل في الماء |
| الذوبان | قابل للذوبان في المذيبات العضوية مثل البنزين والتولوين والكلوروفورم |
| ضغط البخار | غير قابل للتطبيق |
| كثافة بخار | غير قابل للتطبيق |
| pKa | غير قابل للتطبيق |
| الرقم الهيدروجيني | غير قابل للتطبيق |
ملحوظة: القيم الواردة في هذا الجدول تقريبية وقد تختلف حسب مصدر المعلومات.
سلامة ومخاطر محفز ويلكنسون
عند العمل باستخدام محفز ويلكنسون، من المهم اتخاذ احتياطات السلامة المناسبة لتجنب المخاطر المحتملة. لا يعتبر المركب شديد السمية، ولكن مع ذلك يجب التعامل معه بحذر لتجنب الابتلاع العرضي أو الاستنشاق. وينبغي تجنب التعرض للعينين أو الجلد ويجب ارتداء معدات الحماية المناسبة، مثل القفازات ونظارات السلامة، عند التعامل مع المحفز. بالإضافة إلى ذلك، يجب تخزين محفز ويلكنسون في منطقة باردة وجافة وجيدة التهوية بعيدًا عن مصادر الحرارة أو اللهب. يجب أن يتم التخلص من المحفز غير المستخدم وفقًا للوائح المحلية.
| رموز الخطر | لم يتم تعيين أي شيء |
| وصف الأمان | S22: لا تتنفس الغبار/الأبخرة/الغاز/الضباب/الأبخرة/الهباء الجوي. S24/25: تجنب ملامسة الجلد والعينين. S36/37/39: ارتد الملابس الواقية المناسبة والقفازات وأدوات حماية العين/الوجه. |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | غير قابل للتطبيق |
| رمز النظام المنسق | 28500090 |
| فئة الخطر | غير قابل للتطبيق |
| مجموعة التعبئة | غير قابل للتطبيق |
| تسمم | سمية منخفضة. لا تعتبر شديدة السمية، ولكن مع ذلك يجب التعامل معها بحذر لتجنب ابتلاعها أو استنشاقها عن طريق الخطأ |
طرق تصنيع محفز ويلكنسون
تتضمن الطريقة شائعة الاستخدام لتصنيع محفز ويلكنسون معالجة هيدرات كلوريد الروديوم (III) مع زيادة ثلاثي فينيل فوسفين في الإيثانول الراجع. ويمكن تنفيذ هذه الطريقة على النحو التالي:
أولاً، قم بإذابة كلوريد الروديوم (III) المائي في الإيثانول لتكوين محلول. ثم يضاف ثلاثي فينيل الفوسفين الزائد إلى المحلول ويعاد الخليط لعدة ساعات. راقب المحلول لتكوين المحفز، والذي يمكن التعرف عليه بتغير اللون من الأصفر إلى الأحمر.
أثناء عملية التوليف، يعمل ثلاثي فينيل الفوسفين كعامل اختزال وربيطة. تنسق ثلاثة مكافئات من ثلاثي فينيل الفوسفين مع ذرة الروديوم لتكوين مركب مستقر، بينما يختزل المكافئ الرابع الروديوم (III) إلى الروديوم (I). ونتيجة لذلك، يكون المنتج النهائي للتفاعل هو RhCl(PPh3)3، مع ثلاث روابط ثلاثي فينيل فوسفين متصلة بمركز الروديوم.
بعد الانتهاء من تصنيع محفز ويلكنسون، يمكن عزل المحفز عن طريق ترشيح خليط التفاعل وغسله بالإيثانول وثنائي إيثيل إيثر. ثم يتم تجفيف المادة الصلبة التي تم الحصول عليها تحت فراغ. من الضروري التعامل مع المحفز بعناية لتجنب التعرض للهواء والرطوبة، مما قد يؤثر على نقائه ونشاطه.
بشكل عام، توفر هذه الطريقة طريقة بسيطة وفعالة نسبيًا لتجميع محفز ويلكنسون على نطاق واسع.
استخدامات محفز ويلكنسون
يمتلك محفز ويلكنسون تطبيقات متعددة في التخليق العضوي.
- يستخدم على نطاق واسع لتعزيز هدرجة المركبات العضوية غير المشبعة مثل الألكينات والألكاينات.
- يعتبر المحفز حاسما في عملية الهيدروفورميل، وهي عملية تحويل الألكينات إلى كحولات خطية.
- يستخدم محفز ويلكنسون على نطاق واسع في تركيب المستحضرات الصيدلانية والكيماويات الزراعية والمواد البوليمرية.
- يمكن أن يعزز التفاعلات المختلفة، بما في ذلك تكوين روابط CC وCO، مما يؤدي إلى تخليق الجزيئات العضوية المعقدة.
- غالبًا ما يتم استخدام المحفز مع محفزات أخرى لتحقيق نتائج تفاعل محددة.
يؤدي استخدام محفز ويلكنسون إلى عمليات كيميائية أكثر كفاءة واستدامة. وهذا يمكن أن يقلل من توليد النفايات واستهلاك الطاقة، ويعزز الممارسات الكيميائية المستدامة.
أسئلة:
تهجين محفز ويلكنسون
يتضمن تهجين محفز ويلكنسون (RhCl(PPh3)3) خضوع ذرة الروديوم المركزية للتهجين لتكوين روابط كيميائية مع الذرات المحيطة بها.
تحتوي ذرة الروديوم الموجودة في محفز ويلكنسون على تكوين إلكتروني d8، مما يعني أنها تحتوي على 8 إلكترونات تكافؤ متاحة للترابط الكيميائي. في وجود ثلاث بروابط ثلاثي فينيل فوسفين (PPh3) وربيطة كلوريد (Cl)، تشكل ذرة الروديوم مركبًا ذو هندسة مربعة مستوية مشوهة.
إن تهجين ذرة الروديوم في محفز ويلكنسون هو تهجين sp3d2. وهذا يعني أن ذرة الروديوم تستخدم خمسة مدارات ذرية، بما في ذلك مدار واحد 4s، وثلاثة مدارات 4p، ومدار واحد 4d، لتكوين خمسة مدارات هجينة sp3d2.
في محفز ويلكنسون، تخضع ذرات الروديوم المركزية لتهجين sp3d2، مما يؤدي إلى خمسة مدارات هجينة. تشكل إحدى هذه المدارات الهجينة رابطة سيجما مع بروابط الكلوريد، بينما تشكل المدارات الهجينة الأربعة المتبقية روابط سيجما مع روابط ثلاثي فينيل فوسفين الثلاثة. يشكل اثنان من المدارات رباعية الأبعاد لذرة الروديوم روابط باي مع الروابط، وبالتالي يكملان مجال التنسيق.
بشكل عام، يسمح تهجين sp3d2 لذرة الروديوم في محفز ويلكنسون بترابط كيميائي قوي مع الروابط المحيطة بها، وهو أمر بالغ الأهمية لفعاليته كمحفز متجانس في التفاعلات العضوية المختلفة.
انتقائية محفز ويلكنسون
محفز ويلكنسون هو محفز انتقائي للغاية يستخدم غالبًا في التخليق العضوي لتحقيق نتائج تفاعل محددة. يُظهر المحفز انتقائية عالية نظرًا لخصائصه الإلكترونية والفراغية الفريدة، والتي تسمح له بالتمييز بين الأنواع المختلفة من المواد المتفاعلة والوسيطة.
في تفاعلات الهدرجة، على سبيل المثال، أظهر محفز ويلكنسون انتقائية عالية لتقليل روابط C=C في وجود مجموعات وظيفية أخرى، مثل روابط C=O وC≡C. . تنتج هذه الانتقائية من الخصائص الإلكترونية لأيون الإيريديوم، والتي تسمح له بالتفاعل بشكل تفضيلي مع الرابطة C=C وتعزيز اختزالها.
وبالمثل، في تفاعلات الفورميل الهيدروجيني، يُظهر محفز ويلكنسون انتقائية لتكوين الألدهيدات الخطية، بدلاً من الألدهيدات المتفرعة أو الحلقية. تنشأ هذه الانتقائية من الخصائص الاستاتيكية للروابط، والتي تساعد في التحكم في اتجاه المواد المتفاعلة والوسيطة أثناء التفاعل.
صيغة ويلكنسون المحفزة
صيغة محفز ويلكنسون هي RhCl(PPh3)3، والذي يمثل المركب المتكون بين ذرة الروديوم (Rh)، وأيون الكلوريد (Cl)، وثلاثة بروابط ثلاثي فينيل فوسفين (PPh3).
في محفز ويلكنسون، تظهر ذرة الروديوم بشكل فعال حالة أكسدة +1 وتشكل روابط تنسيق مع أيون الكلوريد وثلاثة روابط ثلاثي فينيل فوسفين. تعمل بروابط أيون الكلوريد وثلاثي فينيل فوسفين كمانحين للإلكترون وتعمل على استقرار المجمع بشكل فعال من خلال التفاعل مع ذرة الروديوم.
تتكون روابط ثلاثي فينيل فوسفين من ثلاث حلقات فينيل متصلة بذرة فوسفور مركزية مرتبطة بذرة الروديوم. تلعب هذه الروابط دورًا حاسمًا في تثبيت المجمع والتأثير على تفاعله في التفاعلات العضوية المختلفة.
تشير الصيغة العامة لمحفز ويلكنسون، RhCl(PPh3)3، إلى قياس العناصر الكيميائية للمعقد وطبيعة الروابط وذرة المعدن المركزية المعنية.