Wilkinson katalizörü veya RhCl(PPh3)2, organik sentezde, özellikle hidrojenasyon reaksiyonlarında kullanılan çok aktif bir homojen katalizördür. Fosfin ligandlarına sahip bir rodyum kompleksinden oluşur.
| IUPAC Adı | Kloridtris(trifenilfosfin)rodyum(I) |
| Moleküler formül | C54H45ClP3Rh |
| CAS numarası | 14694-95-2 |
| Eş anlamlı | Rodyum trifenilfosfin klorür kompleksi, Wilkinson katalizörü, RhCl(PPh3)3, rodyum(I) trifenilfosfin klorür kompleksi, rodyum trifenilfosfin klorür, rodyum trifenilfosfin klorür |
| InChI | 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;/q;;;;+3/p-3 |
Wilkinson Katalizör Molar Kütlesi
RhCl(PPh3)2 olarak da bilinen Wilkinson katalizörünün molar kütlesi 925,08 g/mol’dür. Bu değer, rodyum, klor, karbon, hidrojen ve fosfor dahil olmak üzere kompleksi oluşturan elementlerin atomik kütlelerinin toplamından elde edilir. Wilkinson katalizörünün molar kütlesi, belirli bir reaksiyon için gereken katalizör miktarının belirlenmesinde önemli bir parametredir.
Wilkinson katalizörünün kaynama noktası
Wilkinson katalizörü genellikle homojen bir katalizör olarak kullanılır ve bu nedenle iyi tanımlanmış bir kaynama noktasına sahip değildir. Ancak ayrışma sıcaklığı 180°C civarında olacaktır. Daha yüksek sıcaklıklarda Wilkinson katalizörü ayrışabilir ve katalitik aktivitesini kaybedebilir.
Wilkinson Katalizörü Erime Noktası
RhCl(PPh3)3 olarak da bilinen Wilkinson katalizörünün erime noktası yaklaşık 207-209°C’dir. Bu değer, katalizörün saflığına ve ölçüm yöntemine bağlı olarak biraz değişebilir.
Wilkinson katalizörünün yoğunluğu g/ml
Wilkinson katalizörünün yoğunluğu yaklaşık 1,4 g/mL olacaktır. Bu değer aynı zamanda katalizörün saflığına ve ölçüm yöntemine bağlı olarak da değişebilmektedir.
Wilkinson Katalizörü Molekül Ağırlığı
RhCl(PPh3)3 olarak da bilinen Wilkinson katalizörünün moleküler ağırlığı 925,08 g/mol’dür. Bu değer, kompleksi oluşturan atomların atom ağırlıkları toplanarak hesaplanır. Molekül ağırlığı, katalizör içeren reaksiyonların stokiyometrisinin belirlenmesinde önemlidir.
Wilkinson katalizörünün yapısı
Wilkinson katalizörünün yapısı veya RhCl(PPh3)3, üç trifenilfosfin ligandı (PPh3) ve bir klorür iyonu (Cl-) ile koordine edilen bir rodyum atomundan oluşur. Kompleks, merkezde rodyum atomu ve çevresinde düz bir düzlemde düzenlenmiş dört ligand ile kare düzlemsel bir geometriye sahiptir. PPh3 ligandları kompleksin stabilizasyonu ve organik sentezdeki reaktivitesinin kolaylaştırılması açısından önemlidir.
Wilkinson’ın katalizör formülü
Wilkinson katalizörünün formülü RhCl(PPh3)3’tür. Bu formül kompleksin stokiyometrisini temsil eder ve komplekste bir rodyum atomu, bir klorür iyonu ve üç trifenilfosfin ligandının bulunduğunu gösterir. Formül, belirli bir reaksiyon için gereken katalizör miktarının belirlenmesinin yanı sıra ürünün teorik veriminin hesaplanması açısından da önemlidir.
| Dış görünüş | Koyu kırmızı kristal katı |
| Spesifik yer çekimi | 1.4g/ml |
| Renk | Koyu Kırmızı |
| Koku | Kokusuz |
| Molar kütle | 925,08 gr/mol |
| Yoğunluk | 1.4g/ml |
| Füzyon noktası | 207-209°C |
| Kaynama noktası | ~180°C’de bozunur |
| Flaş noktası | Uygulanamaz |
| sudaki çözünürlük | Çözünmez |
| çözünürlük | Benzen, toluen ve kloroform gibi organik çözücülerde çözünür |
| Buhar basıncı | Uygulanamaz |
| Buhar yoğunluğu | Uygulanamaz |
| pKa | Uygulanamaz |
| pH | Uygulanamaz |
Not: Bu tabloda sunulan değerler yaklaşık değerlerdir ve bilgi kaynağına göre değişiklik gösterebilir.
Wilkinson Katalizörü Güvenliği ve Tehlikeleri
Wilkinson katalizörüyle çalışırken potansiyel tehlikelerden kaçınmak için uygun güvenlik önlemlerinin alınması önemlidir. Kompleksin çok toksik olduğu düşünülmemektedir, ancak yine de kazara yutulmasını veya solunmasını önlemek için dikkatle kullanılmalıdır. Katalizör kullanılırken gözlere veya cilde temasından kaçınılmalı ve eldiven ve koruyucu gözlük gibi uygun koruyucu ekipmanlar giyilmelidir. Ek olarak Wilkinson katalizörü serin, kuru ve iyi havalandırılmış bir alanda, ısı veya alev kaynaklarından uzakta saklanmalıdır. Kullanılmayan katalizörün imhası yerel düzenlemelere uygun olarak gerçekleştirilmelidir.
| Tehlike sembolleri | Hiçbiri atanmadı |
| Güvenlik Açıklaması | S22: Tozunu/dumanını/gazını/sisini/buharını/aerosollerini solumayın. S24/25: Cilt ve gözlerle temasından kaçının. S36/37/39: Uygun koruyucu kıyafet, eldiven ve göz/yüz koruması kullanın. |
| BM kimlik numaraları | Uygulanamaz |
| HS kodu | 28500090 |
| Tehlike sınıfı | Uygulanamaz |
| Paketleme grubu | Uygulanamaz |
| Toksisite | Düşük toksisite; çok toksik olarak kabul edilmez ancak yine de kazara yutulmasını veya solunmasını önlemek için dikkatli kullanılmalıdır. |
Wilkinson Katalizör Sentez Yöntemleri
Wilkinson katalizörünü sentezlemek için yaygın olarak kullanılan yöntem, rodyum(III) klorür hidratın geri akışlı etanol içerisinde fazla trifenilfosfin ile işlenmesini içerir. Bu yöntem şu şekilde gerçekleştirilebilir:
İlk olarak, bir çözelti oluşturmak için hidratlanmış rodyum(III) klorürü etanol içinde çözün. Daha sonra çözeltiye fazla miktarda trifenilfosfin ekleyin ve karışımı birkaç saat boyunca geri akıtın. Sarıdan kırmızıya renk değişimiyle tanımlanabilen katalizörün oluşumu için çözeltiyi izleyin.
Sentez işlemi sırasında trifenilfosfin hem ligand hem de indirgeyici madde olarak görev yapar. Üç eşdeğer trifenilfosfin, rodyum atomu ile koordineli olarak stabil bir kompleks oluştururken, dördüncü eşdeğer, rodyum(III)’ü rodyum(I)’e indirger. Sonuç olarak reaksiyonun son ürünü, rodyum merkezine üç trifenilfosfin ligandının bağlı olduğu RhCl(PPh3)3’tür.
Wilkinson katalizörünün sentezi tamamlandıktan sonra, reaksiyon karışımının filtrelenmesi ve etanol ve dietil eter ile yıkanması yoluyla katalizör izole edilebilir. Elde edilen katı daha sonra vakum altında kurutulur. Katalizörün saflığını ve aktivitesini tehlikeye atabilecek hava ve neme maruz kalmasını önlemek için katalizörün dikkatli bir şekilde kullanılması önemlidir.
Genel olarak bu yöntem, Wilkinson katalizörünü büyük ölçekte sentezlemek için nispeten basit ve etkili bir yol sağlar.
Wilkinson Katalizörünün Kullanım Alanları
Wilkinson katalizörünün organik sentezde çok yönlü uygulamaları vardır.
- Alkenler ve alkinler gibi doymamış organik bileşiklerin hidrojenasyonunu desteklemek için yaygın olarak kullanılır.
- Katalizör, alkenlerin doğrusal alkollere dönüştürülmesi işlemi olan hidroformilasyonda çok önemlidir.
- Wilkinson katalizörü farmasötiklerin, tarım kimyasallarının ve polimerik malzemelerin sentezinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
- CC ve CO bağlarının oluşumu da dahil olmak üzere karmaşık organik moleküllerin sentezine yol açan çeşitli reaksiyonları destekleyebilir.
- Katalizör, spesifik reaksiyon sonuçlarına ulaşmak için sıklıkla diğer katalizörlerle kombinasyon halinde kullanılır.
Wilkinson katalizörünün kullanımı daha verimli ve sürdürülebilir kimyasal işlemlere yol açar. Bu, atık oluşumunu ve enerji tüketimini azaltarak sürdürülebilir kimyasal uygulamaları teşvik edebilir.
Sorular:
Wilkinson katalizör hibridizasyonu
Wilkinson katalizörünün (RhCl(PPh3)3) hibridizasyonu, merkezi rodyum atomunun çevredeki atomlarla kimyasal bağlar oluşturmak üzere hibridizasyona uğramasını içerir.
Wilkinson katalizöründeki rodyum atomu d8 elektron konfigürasyonuna sahiptir, bu da kimyasal bağlanma için 8 değerlik elektronuna sahip olduğu anlamına gelir. Üç trifenilfosfin (PPh3) ligandının ve bir klorür (Cl) ligandının varlığında rodyum atomu, bozuk düzlemsel kare geometriye sahip bir kompleks oluşturur.
Wilkinson katalizöründe rodyum atomunun hibridizasyonu bir sp3d2 hibridizasyonudur. Bu, rodyum atomunun, beş sp3d2 hibrit yörünge oluşturmak için bir 4s yörüngesi, üç 4p yörüngesi ve bir 4d yörüngesi dahil olmak üzere beş atomik yörünge kullandığı anlamına gelir.
Wilkinson katalizöründe merkezi rodyum atomları sp3d2 hibridizasyonuna uğrar ve sonuçta beş hibrid yörünge oluşur. Bu hibrit yörüngelerden biri, klorür ligandıyla bir sigma bağı oluştururken, geri kalan dört hibrit yörünge, üç trifenilfosfin ligandıyla sigma bağları oluşturur. Rodyum atomunun 4d yörüngelerinden ikisi ligandlarla pi bağları oluşturarak koordinasyon küresini tamamlar.
Genel olarak, Wilkinson katalizöründeki rodyum atomunun sp3d2 hibridizasyonu, çevresindeki ligandlarla güçlü kimyasal bağlanmaya izin verir; bu, çeşitli organik reaksiyonlarda homojen bir katalizör olarak etkinliği açısından çok önemlidir.
Wilkinson katalizörünün seçiciliği
Wilkinson katalizörü, organik sentezlerde spesifik reaksiyon sonuçlarına ulaşmak için sıklıkla kullanılan oldukça seçici bir katalizördür. Katalizör, benzersiz elektronik ve sterik özelliklerinden dolayı yüksek seçicilik sergiler ve bu, farklı türdeki reaktanlar ve ara ürünler arasında ayrım yapılmasına olanak tanır.
Örneğin hidrojenasyon reaksiyonlarında Wilkinson katalizörünün, C=O ve C≡C bağları gibi diğer fonksiyonel grupların varlığında C=C bağlarının indirgenmesi için yüksek seçicilik sergilediği gösterilmiştir. . Bu seçicilik, iridyum iyonunun C=C bağıyla tercihen etkileşime girmesine ve indirgenmesini teşvik etmesine olanak tanıyan elektronik özelliklerinden kaynaklanır.
Benzer şekilde, hidroformilasyon reaksiyonlarında Wilkinson katalizörü, dallanmış veya siklik aldehitlerden ziyade doğrusal aldehitlerin oluşumu için seçicilik sergiler. Bu seçicilik, reaksiyon sırasında reaktanların ve ara ürünlerin oryantasyonunu kontrol etmeye yardımcı olan ligandların sterik özelliklerinden kaynaklanır.
Wilkinson’ın katalizör formülü
Wilkinson katalizörünün formülü, rodyum atomu (Rh), bir klorür iyonu (Cl) ve üç trifenilfosfin ligandı (PPh3) arasında oluşan kompleksi temsil eden RhCl(PPh3)3’tür.
Wilkinson katalizöründe rodyum atomu aktif olarak +1 oksidasyon durumu sergiler ve klorür iyonu ve üç trifenilfosfin ligandıyla koordinasyon bağları oluşturur. Klorür iyonu ve trifenilfosfin ligandları elektron donörleri olarak işlev görür ve rodyum atomu ile etkileşime girerek kompleksi aktif olarak stabilize eder.
Trifenilfosfin ligandları, rodyum atomuna bağlı merkezi bir fosfor atomuna bağlı üç fenil halkasından oluşur. Bu ligandlar kompleksin stabilize edilmesinde ve çeşitli organik reaksiyonlardaki reaktivitesinin etkilenmesinde önemli bir rol oynar.
Wilkinson katalizörünün genel formülü, RhCl(PPh3)3, kompleksin stokiyometrisini ve ilgili ligandların ve merkezi metal atomunun doğasını gösterir.