El xantato generalmente se refiere a una sal con la fórmula ROCS-
2METRO+
(R = alquilo ; M + = Na + , K + ), [1] por tanto O-ésteres de ditiocarbonato . El nombre xantatos se deriva del griego ξανθός xanthos , que significa "amarillento, dorado" y, de hecho, la mayoría de las sales de xantato son amarillas. Fueron descubiertos y nombrados en 1823 por el químico danés William Christopher Zeise . Estos compuestos orgánicos de azufre son importantes en dos áreas: la producción de celofán y polímeros relacionados a partir de celulosa y (en la minería) para la extracción de ciertos minerales. [2]También son intermedios versátiles en síntesis orgánica . Los xantatos también se refieren a ésteres de ácido xántico. Estos ésteres tienen la estructura ROC (= S) SR '.
Formación y estructura
Las sales de xantato se producen mediante el tratamiento de un alcohol, álcali y disulfuro de carbono . El proceso se llama xantacion . [2] En terminología química, el álcali reacciona con el alcohol para producir un alcóxido, que es el nucleófilo que se suma al centro de carbono electrófilo en CS 2 . [3] A menudo, el alcóxido se genera in situ tratando el alcohol con hidróxido de sodio o potasio :
- ROH + CS 2 + KOH → ROCS 2 K + H 2 O
Por ejemplo, el etóxido de sodio da etil xantato de sodio . Se pueden usar muchos alcoholes en esta reacción. Las sales de xantato de grado técnico suelen tener una pureza del 90 al 95%. Las impurezas incluyen sulfuros, sulfatos, tritiocarbonatos, tiosulfatos , sulfitos o carbonatos de metales alcalinos, así como materias primas residuales tales como alcohol e hidróxido alcalino . Estas sales están disponibles comercialmente en forma de polvo, gránulos, escamas, barras y soluciones.
Algunas sales de xantato comercialmente importantes incluyen:
- xantato de etilo de sodio CH 3 CH 2 OCS 2 Na
- xantato de etilo de potasio , CH 3 CH 2 OCS 2 K
- xantato de isopropilo de sodio, (CH 3 ) 2 CHOCS 2 Na
- xantato de isobutilo de sodio, (CH 3 ) 2 CHCH 2 OCS 2 Na
- amil xantato de potasio , CH 3 (CH 2 ) 4 OCS 2 K
El núcleo OCS 2 de las sales de xantato, como el de los carbonatos orgánicos y los ésteres, es característicamente plano. El carbono central está hibridado sp 2 .
Reacciones
Las sales de xantato se descomponen característicamente en ácido:
- ROCS 2 K + HCl → ROH + CS 2 + KCl
Esta reacción es la inversa del método para la preparación de las sales de xantato. El intermedio de la descomposición es el ácido xántico, ROC (S) SH, que puede aislarse en determinados casos.
Los aniones de xantato también se alquilan para dar ésteres de xantato, que generalmente son estables: [4]
- ROCS 2 K + R′X → ROC (S) SR ′ + KX
El enlace de CO en estos compuestos es susceptible de romperse por la desoxigenación de Barton-McCombie , que proporciona un medio para la desoxigenación de alcoholes.
Pueden oxidarse a los llamados dixantógenos:
- 2 ROCS 2 Na + Cl 2 → ROC (S) S 2 C (S) O + 2 NaCl
Los xantatos se unen a cationes de metales de transición como ligandos bidentados . Los complejos de carga neutra son solubles en disolventes orgánicos. [5]
Aplicaciones industriales
La celulosa reacciona con disulfuro de carbono (CS 2 ) en presencia de hidróxido de sodio (NaOH) para producir xantato de celulosa de sodio, que al ser neutralizado con ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) da rayón viscosa o papel celofán ( Sellotape o Scotch Tape ).
Ciertas sales de xantato y bisxantatos (por ejemplo, Dixanthogen ) se utilizan como agentes de flotación en el procesamiento de minerales. Son intermedios en el proceso de eliminación de Chugaev y se utilizan para controlar la polimerización de radicales bajo el proceso RAFT , también denominado MADIX (diseño macromolecular mediante intercambio de xantatos).
Compuestos relacionados
Rara vez, los tioxantatos surgen por la reacción de CS 2 con sales de tiolato. Por ejemplo, el etiltioxantato de sodio tiene la fórmula C 2 H 5 SCS 2 Na. Los ditiocarbamatos también son compuestos relacionados. Surgen de la reacción de una amina secundaria con CS 2 . Por ejemplo, el dietilditiocarbamato de sodio tiene la fórmula (C 2 H 5 ) 2 NCS 2 Na.
Impactos ambientales
Si bien es biodegradable, esta clase de productos químicos puede ser tóxico para la vida acuática en concentraciones de menos de 1 mg / L. [8] El agua corriente abajo de las operaciones mineras a menudo está contaminada con xantatos. [9]
Referencias
- ^ IUPAC no recomienda el uso del término xantato, aunque se usa actualmente en la literatura científica: IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " Xanthate ". doi : 10.1351 / goldbook.X06696
- ^ a b Roy, Kathrin-Maria. "Xantatos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a28_423 .
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- ^ Siegfried Hauptmann: Organische Chemie , 2. durchgesehene Auflage, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, S. 652, ISBN 3-342-00280-8 .
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