A karbonát-észter , más néven szerves karbonátot vagy organocarbonate , egy észter a szénsav . Ez egy funkciós csoport általános kémiai szerkezete az R 1 O (C = O) OR 2 , formálisan által alkotott karbonil -csoport körül két alkoxicsoporttal csoport . Szerkezetük közel áll az R 1 O (C = O) R észterek és R 1 OR 2 éterek , valamint a szervetlen karbonátok szerkezetéhez .
A monomerek a polikarbonátok (pl Lexan ) köti össze-karbonát csoportok. Ezeket a polikarbonátokat optikai lencsékben , kompaktlemezekben és golyóálló szemüvegekben használják. Kis-karbonát-észterek, például dimetil-karbonát , a etilén-karbonátot vagy propilén-karbonátot alkalmazunk oldószerként . A dimetil-karbonát szintén enyhe metilezőszer .
A karbonát-észterek szerkezetük szerint három kategóriába sorolhatók.
Az első kategóriába tartoznak a dialkil-karbonátok vagy a diaril, vagyis a két R szubsztituenssel rendelkező karbonát. Ezek közül a legegyszerűbb a dimetil-karbonát és a difenil-karbonát :
Dimetil-karbonát
Difenil-karbonát
A második kategória olyan karbonát-észtereket tartalmaz, amelyek két szubsztituense nem terminális alkil- vagy arilcsoport, hanem bifunkcionális alifás vagy aromás csoport. Ezek közül megemlíthető például a poli (propilén-karbonát) vagy a poli (biszfenol-A-karbonát) (Lexan):
poli (propilén-karbonát)
poli (biszfenol-A-karbonát) (Lexan)
Az utolsó kategóriába azok a karbonát-észterek tartoznak, amelyekben a két csoport hidakkal kapcsolódik két vagy három szénatomhoz, például etilén-karbonáthoz és trimetilén-karbonáthoz ; szubsztituensek, például CH 3 a propilén-karbonát , is lehetséges:
Etilén-karbonát
Trimetilén-karbonát
A karbonát-észterek előállításának két fő módja van: az alkohol (vagy egy fenol ) és a foszgén (foszgenálás), valamint az alkohol, szén-monoxid és egy oxidálószer közötti reakció ( oxidatív karbonilezés ). Ezután más karbonát-észtereket átészterezéssel állíthatunk elő .
Az alkoholok foszgénnel reagálva karbonát-észtert képeznek a következő reakció szerint:
2 ROH + COCl 2 → ROCO 2 R + 2 HClA fenolok hasonló módon reagálnak, így biszfenol-A-polikarbonátokat állítanak elő. Ennek a reakciónak nagyon jó a hozama. Az alkalmazott foszgén azonban mérgező, és általában egy sztöchiometrikus mennyiségű bázist (pl. Piridint ) adnak a képződött hidrogén-klorid semlegesítésére . Ez a folyamat ezért nem kívánatos.
A kloroformiát-észterek köztitermékek ebben a reakcióban. Ahelyett, hogy újra reagálnának egy alkohollal, aránytalanok lehetnek, hogy megkapják a kívánt karbonát-diészter és foszgén egyenértéket. ilyen körülmények között a reakció fele foszgént és bázist igényel, ezért az elveszett sók felét hozza létre:
PhOH + COCl 2 → PhOCOCl + HCI 2 PhOCOCl → PhOCO 2 Ph + COCl 2A megfelelő katalizátort , alkoholok reakcióba léphetnek a szén-monoxid és egy oxidálószer (például a dioxigén ):
2 CH 3 OH + CO + [O] → CH 3 OCO 2 CH 3 + H 2 OReakciója szén-dioxid és epoxik az egyik módja, hogy készítsen öt atom gyűrűs karbonát-észterek. Az ilyen típusú ciklikus karbonátok éves termelését 2010-ben évi 100 000 tonnára becsülik. Iparilag az etilén- és propilén- oxidok gyorsan reagálnak a szén-dioxiddal, így etilén- és propilén- karbonátok keletkeznek (a megfelelő katalizátorral). Például :
C 2 H 4 O + CO 2 → C 2 H 4 O 2 COMiután a kiindulási karbonát előállt, átészterezéssel átalakítható más karbonátokká . Egy kevésbé nukleofil alkohol képes helyettesíteni a kevésbé nukleofil alkoholt. Például az aril-karbonát fenolját alifás alkohollal helyettesíthetjük. Ha a kezdeti alkohol is illékonyabb, akkor desztillációval meg lehet változtatni az egyensúlyt .
A laboratóriumban a karbonát-észterek szintézisére használt fő módszerek a következők:
Oldószerként nagyszámú szerves karbonátot használnak . Poláros oldószerként vannak besorolva, széles hőmérsékleti tartományban, ahol folyékonyak. Például, a propilén-karbonát , hogy egy olvadáspontja a -55 ° C-on , és egy forráspontja a 240 ° C-on . Az alacsony ökotoxicitás és a jó biológiai lebonthatóság előnyei is . A karbonátok ipari termelése azonban nem zöld, mivel a lineáris karbonátok előállítása foszgénre , különösen mérgező szennyeződésre, és a gyűrűs karbonátok gyártására propilén-oxidra , karcinogénre épül .
A szerves karbonátokat oldószerként használják a lítium akkumulátorokban ; miatt magas polaritású, ezek képes oldani a sókat a lítium . A probléma a viszkozitást magas általában megkerülik keverékének alkalmazásával karbonátok keveréke, például a dimetil-karbonát a dietil-karbonát és a dimetoxi-etán .