Во хемијата, **карбонилацијата** се однесува на реакции кои внесуваат јаглерод моноксид (CO) во органски и неоргански супстрати. Јаглерод моноксидот е изобилно достапен и практично реактивен, па затоа е широко користен како реактант во индустриската хемија. Терминот карбонилација се однесува и на оксидација на протеинските странични синџири .

Органска хемија
---------------

Неколку индустриски корисни органски хемикалии се подготвуваат со карбонилации, кои можат да бидат високо селективни реакции. Карбонилациите произведуваат органски карбонили, т.е. соединенија кои содржатC=O функционална група како што се алдехиди (–CH=O ), карбоксилни киселини (–C(=O)OH ) и естри (–C(=O)O– ). Карбонилациите се основа на многу видови реакции, вклучувајќи ги и реакциите на хидроформилација и Репе реакции. Овие реакции бараат метални катализатори, кои го врзуваат и активираат CO. Овие процеси вклучуваат ацилни комплекси на преодни метали како посредници. Голем дел од оваа тема била развиена од Волтер Репе .

### Хидроформилација

Хидроформилацијата повлекува додавање на јаглерод моноксид и водород во незаситени органски соединенија, обично со алкени. Вообичаените производи се алдехиди со следната формула:

{\displaystyle {\ce {RCH=CH2 + H2}}+{\color {red}{\ce {CO}}}\longrightarrow {\ce {RCH2CH2}}{\color {red}{\ce {C}}}{\ce {H}}{\color {red}{\ce {O}}}}
Реакцијата бара метални катализатори кои го врзуваат CO, формирајќи средно метални карбонили. Многу од стоковите карбоксилни киселини, т.е. пропионска, маслена, валеријана, итн, како и многу од стоковните алкохоли, т.е. пропанол, бутанол, амил алкохол, се добиени од алдехиди произведени со хидроформилација. На овој начин, хидроформилацијата е порта од алкените до оксигенатите.

### Декарбонилација

Многу органски карбонили се подложени на декарбонилација. Вообичаена трансформација вклучува конверзија на алдехиди во алкани, обично катализирани од метални комплекси:

{\displaystyle {\ce {R}}{\color {red}{\ce {C}}}{\ce {H}}{\color {red}{\ce {O}}}\longrightarrow {\ce {RH}}+{\color {red}{\ce {CO}}}}
Неколку катализатори се многу активни или имаат широк опсег.

### Оцетна киселина и оцетна анхидрид

Големи апликации на карбонилација се процесот на оцетна киселина Монсанто и процесот Катива, кои го претвораат метанолот во оцетна киселина. Во друг голем индустриски процес, оцетниот анхидрид се подготвува со поврзана карбонилација на метил ацетат .

### Оксидативна карбонилација

Диметил карбонат и диметил оксалат се произведуваат индустриски со користење на јаглерод моноксид и оксиданс, всушност како извор на CO2+ .

{\displaystyle {\ce {4 CH3OH + O2}}+2\ {\color {red}{\ce {CO}}}\longrightarrow {\ce {2 (CH3O)2}}{\color {red}{\ce {CO}}}+{\ce {2 H2O}}}
Оксидативната карбонилација на метанолот се катализира со бакар(I) соли, кои формираат минливи карбонилни комплекси. За оксидативна карбонилација на алкените, се користат комплекси на паладиум.

### Хидрокарбоксилација и хидроестерификација

Во **хидрокарбоксилацијата**, супстратите се алкените и алкините. Овој метод се користи индустриски за производство на пропионска киселина од етилен користејќи никел карбонил како катализатор:

{\displaystyle {\ce {RCH=CH2 + H2O}}+{\color {red}{\ce {CO}}}\longrightarrow {\ce {RCH2CH2}}{\color {red}{\ce {CO}}}{\ce {OH}}}
Во индустриската синтеза на ибупрофен, бензил алкохол се претвора во соодветната арилацетна киселина преку Pd-катализирана карбонилација:

{\displaystyle {\ce {ArCH(CH3)OH}}+{\color {red}{\ce {CO}}}\longrightarrow {\ce {ArCH(CH3)}}{\color {red}{\ce {CO}}}{\ce {OH}}}
Акрилната киселина некогаш главно се подготвувала со хидрокарбоксилација на ацетилен.

 Синтеза на акрилна киселина користејќи "Репе хемија"; потребен е метален катализатор.
Меѓутоа, во денешно време, претпочитаниот пат до акрилната киселина вклучува оксидација на пропенот, искористувајќи ја неговата ниска цена и високата реактивност на алилната C–H обврзници.

Хидроестерификацијата е како хидрокарбоксилација, но користи алкохоли наместо вода.

{\displaystyle {\ce {C2H4}}+{\color {red}{\ce {CO}}}+{\ce {MeOH -> CH3CH2}}{\color {red}{\ce {CO}}}{\ce {OMe}}}
Процесот е катализиран од Хермановиот катализатор ,Pd[C  
6H  
4(CH  
2PBu-t)  
2]  
2. Под слични услови, други Pd-дифосфини катализираат формирање на поликетони .

### Други реакции

Реакцијата Кох е посебен случај на реакција на хидрокарбоксилација која не се потпира на метални катализатори. Наместо тоа, процесот се катализира од силни киселини како што е сулфурна киселина или комбинација на фосфорна киселина и бор трифлуорид. Реакцијата е помалку применлива за едноставниот алкен. Индустриската синтеза на гликолна киселина се постигнува на овој начин:

{\displaystyle {\ce {CH2O}}+{\color {red}{\ce {CO}}}+{\ce {H2O -> HOCH2}}{\color {red}{\ce {CO}}}{\ce {OH}}}
Конверзијата на изобутенот во пивална киселина е исто така илустративна:

{\displaystyle {\ce {Me2C=CH2 + H2O}}+{\color {red}{\ce {CO}}}\longrightarrow {\ce {Me3C}}{\color {red}{\ce {CO}}}{\ce {OH}}}
Алкил, бензил, винил, арил и алил халиди исто така може да се карбонилизираат во присуство на јаглерод моноксид и соодветни катализатори како што се прашоци од манган, железо или никел .

Карбонилација во неорганската хемија
------------------------------------

Метални карбонили, соединенија со формулатаM(CO)  
*x*L\_{*y*} (M = метал; L = други лиганди ) се подготвуваат со карбонилирање на преодните метали. Железото и никелот во прав реагираат директно со CO за да дадат Fe(CO)  
5 и Ni(CO)  
4, соодветно. Повеќето други метали помалку директно формираат карбонили, како на пример од нивните оксиди или халиди. Металните карбонили се широко користени како катализатори во процесите на хидроформилација и Репе кои ги дискутиравме погоре. Неорганските соединенија кои содржат CO лиганди, исто така, можат да подлежат на декарбонилација, често преку фотохемиска реакција .

Наводи
------

1. ↑  Arpe, .J.: Industrielle organische Chemie: Bedeutende vor- und Zwischenprodukte, **2007**, Wiley-VCH-Verlag, ISBN 3-527-31540-3
2. ↑  Beller, Matthias; Cornils, B.; Frohning, C. D.; Kohlpaintner, C. W. (1995). „Progress in hydroformylation and carbonylation". *Journal of Molecular Catalysis A: Chemical*. **104**: 17–85. doi:10.1016/1381-1169(95)00130-1.
3. ↑  Hartwig, J. F. Organotransition Metal Chemistry, from Bonding to Catalysis; University Science Books: New York, 2010.
4. ↑  Kreis, M.; Palmelund, A.; Bunch, L.; Madsen, R. "A General and Convenient Method for the Rhodium-Catalyzed Decarbonylation of Aldehydes", Advanced Synthesis & Catalysis 2006, 348, 2148-2154. doi:10.1002/adsc.200600228
5. ↑  Zoeller, J. R.; Agreda, V. H.; Cook, S. L.; Lafferty, N. L.; Polichnowski, S. W.; Pond, D. M. (1992). „Eastman Chemical Company Acetic Anhydride Process". *Catalysis Today*. **13**: 73–91. doi:10.1016/0920-5861(92)80188-S.
6. 1 2 3  „Carbonylation", *Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry*, Weinheim: Wiley-VCHW. Bertleff; M. Roeper; X. Sava. "Carbonylation". *Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry*. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a05\_217.
7. ↑  „Acrylic Acid and Derivatives", *Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry*, Weinheim: Wiley-VCH, 2003, doi:10.1002/14356007.a01\_161.pub2
8. ↑  El Ali, B.; Alper, H. "Hydrocarboxylation and hydroesterification reactions catalyzed by transition metal complexes" In Transition Metals for Organic Synthesis, 2nd ed.; Beller, M. Bolm, C. Eds.; Wiley-VCH:Weinheim, 2004. ISBN 978-3-527-30613-8
9. ↑  Karlheinz Miltenberger, "Hydroxycarboxylic Acids, Aliphatic" in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim, 2003
10. ↑  Riemenschneider, Wilhelm; Bolt, Hermann (2000). *Esters, Organic*. *Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry*. стр. 10. doi:10.1002/14356007.a09\_565. ISBN 978-3527306732.
11. ↑  Elschenbroich, C. "Organometallics" (2006) Wiley-VCH: Weinheim. ISBN 978-3-527-29390-2