Ей там! Аз съм доставчик на бензен и днес искам да говоря за ограниченията на алкилирането на бензол на Friedel - занаяти. Тази реакция е класика в органичната химия, но има своя справедлив дял от недостатъци, които трябва да сме наясно.
Полиалкилиране
Едно от основните ограничения на фридел - занаяти алкилирането на бензол е полиалкилирането. След като към бензолния пръстен се добави алкална група, полученият алкилбензен е по -реактивен от самия бензен към по -нататъшно алкилиране. Това е така, защото алкиловата група е електрон - дарение, което увеличава плътността на електроните върху бензолния пръстен. В резултат на това е доста обичайно да се свърши със смес от моно - алкилирани, ди - алкилирани и дори поли -алкилирани продукти.
Например, ако се опитвате да направите етилбензен, като реагирате бензен с етилхлорид в присъствието на катализатор на алуминиев хлорид, може да получите и ди -етилбензен и три - етилбензен като - продукти. Това може да бъде истинско главоболие, особено ако търсите чист моно - алкилиран продукт. Разделянето на тези различни алкилирани продукти може да бъде трудно и скъпо, включващи множество етапи на пречистване като дестилация или хроматография. Това е като да се опиташ да избереш един конкретен вид плодове от голяма плодова салата!
Пренареждане на карбокация
Друг голям проблем с алкилирането на Friedel - Crafts е пренареждането на карбокация. Когато алкилов халид реагира с катализатора (обикновено се образува киселина на Люис като алуминиев хлорид), се образува междинно съединение с карбокация. Карбокациите са положително заредени видове и те са склонни да се пренареждат, за да образуват по -стабилни карбокации.
Да речем, че използвате алкилов халид с вторичен или третичен въглерод в съседство с халогена. Формираната карбокация първоначално може да претърпи пренареждане, като хидридно изместване или метилово изместване. Например, ако използвате 1 - хлоро - 2 - метилпропан в реакцията с бензен, първичната карбокация, образувана първо, може да пренареди към по -стабилна третична карбокация. В резултат на това продуктът, който получавате, не е този, който бихте очаквали от пряка реакция. Вместо да получите 1 - (2 - метилпропил) бензен, може да се окажете с 1 - (1,1 - диметилетил) бензен (терт - бутилбензен). Това означава, че реакцията не винаги ви дава желания продукт, което може да бъде основен неуспех в синтетичната химия.
Инактивиране на катализатора
Катализаторът, използван при алкилиране на Friedel - занаяти, обикновено киселина на Люис като алуминиев хлорид, може да бъде инактивиран при определени условия. Наличието на вода или други нуклеофилни примеси може да реагира с катализатора. Водата, например, може да реагира с алуминиев хлорид, за да образува солна киселина и алуминиев хидроксид. След като катализаторът е инактивиран, реакцията се забавя или дори спира напълно.
Това означава, че условията на реакция трябва да бъдат много внимателно контролирани. Трябва да сте сигурни, че всички реагенти и разтворители са сухи, преди да започнете реакцията. Това е като да направите деликатна рецепта - ако добавите малко прекалено много вода в неподходящия момент, цялото ястие е съсипано! Дори количеството вода може да окаже значително влияние върху реакцията, така че трябва да се вземат допълнителни предпазни мерки, като например използване на безводни разтворители и работа в суха среда.
Ограничение с деактивирани бензони
FRIEDEL - Алкилирането на занаятите не работи добре с деактивирани бензолни пръстени. Деактивиран бензолен пръстен е този, който има електронни групи, прикрепени към него. Електронни групи за изтегляне, като нитро групи (-no₂), карбонилни групи (-C = O) или циано групи (-CN), намаляват плътността на електрон върху бензолния пръстен.
Тъй като алкилирането на Friedel - Crafts е електрофилна ароматна заместителна реакция, тя изисква сравнително висока плътност на електрон върху бензолния пръстен, за да се реагира с електрофилната карбокация. Когато бензолният пръстен се деактивира, скоростта на реакцията е много бавна или изобщо не може да се появи. Например, ако се опитате да извършите алкилиране на Friedel - занаяти върху нитробензен, реакцията ще бъде изключително трудна, тъй като нитро групата силно изтегля електрони от бензолния пръстен. Това е все едно да се опитате да натиснете топката нагоре - електронните групи за изтегляне създават бариера, която затруднява реакцията да продължи.
Странични реакции с катализатора
Катализаторът на Lewis Acid, използван във Friedel - Alkylation Alkylation, също може да участва в странични реакции. Катализаторът може да реагира с алкилирания продукт, образуван в реакцията. Например, алуминиевият хлорид може да образува комплекс с алкилбензолния продукт. Това сложно образуване може да намали добива на желания продукт и също така да направи процеса на разделяне по -сложен.
Освен това катализаторът може да реагира и с разтворителя, ако се използват определени разтворители. Някои разтворители, като Ethers, могат да се координират с катализатора на Lewis Acid, което може да повлияе на каталитичната активност. Важно е внимателно да изберете правилния разтворител, за да избегнете тези странични реакции.
Наличност и цена на реагентите
Наличието и цената на алкиловите халиди, използвани във Friedel - Alkylation Alkylation, също може да бъде ограничение. Някои алкилови халиди не са лесно достъпни в търговската мрежа или могат да бъдат доста скъпи. Например, някои дълги вериги или силно разклонени алкилови халиди могат да изискват сложни синтетични маршрути за приготвяне.
В допълнение, цената на катализатора, особено ако използвате голямо количество от него за индустриални мащабни реакции, могат да се добавят. Алуминиевият хлорид, макар и сравнително евтин, все още трябва да се използва в стехиометрични количества в някои случаи, което може да бъде значителен фактор на разходите. Това е като да се опиташ да построиш къща - ако строителните материали са трудни за намиране или твърде скъпи, това може да направи целия проект невъзможен.
Загриженост за околната среда
Съществуват и опасения за околната среда, свързани с алкилиране на Фридел - занаяти. Използването на катализатори на киселина Lewis като алуминиев хлорид може да генерира много отпадъци. След реакцията катализаторът трябва да бъде отстранен от реакционната смес и това често включва неутрализация с вода, която произвежда кисели отпадъци.
Изхвърлянето на тези киселинни отпадъци може да бъде проблем, тъй като трябва да се третира правилно, за да се отговаря на екологичните разпоредби. В допълнение, разтворителите, използвани в реакцията, могат да бъдат и летливи органични съединения (ЛОС), които могат да допринесат за замърсяване на въздуха. Важно е да намерите по -екологични алтернативи или да се разработят по -добри стратегии за управление на отпадъците, за да се сведе до минимум въздействието върху екологичното въздействие на тази реакция.
Заключение
И така, както можете да видите, алкилирането на Friedel - Crafts на бензола има няколко ограничения. От пренареждането на полиалкилиране и карбокация до инактивирането на катализатора и опасенията за околната среда, има много фактори, които могат да направят тази реакция предизвикателна. Но не се притеснявайте! Все още има начини да се заобиколят тези ограничения.
Ако сте на пазара за висококачествен бензен за вашите реакции на органичен синтез, независимо дали се занимавате с алкилиране на Friedel - занаяти или други реакции, аз съм тук, за да помогна. Аз съм надежден доставчик на бензен и мога да ви осигуря чистия бензен, от който се нуждаете. Ние предлагаме и други свързани химикали катоАкрилова киселина CAS 79 - 10 - 7иМалеинец Анхидрид CAS 108 - 31 - 6. Ако имате въпроси относно нашите продукти или ако се интересувате от покупка, не се колебайте да се свържете. Можем да обсъдим вашите специфични изисквания и да намерим най -добрите решения за вас. Независимо дали сте малък мащабен изследовател или голям мащабен индустриален производител, аз се ангажирам да ви предоставя най -добрите продукти и отлично обслужване.
Ако търсите повече информация заАкрилова киселина CAS 79 - 10 - 7, можете да кликнете върху връзката. Нека работим заедно, за да успеем вашите проекти за органичен синтез!
ЛИТЕРАТУРА
- Carey, FA, & Sundberg, RJ (2007). Разширена органична химия: Част А: Структура и механизми. Спрингър.
- Vollhardt, KPC, & Schore, NE (2014). Органична химия: Структура и функция. Wh Freeman and Company.