Введение, Общая характеристика процессов алкилирования - Классификация реакций алкилирования
Алкилированием называют процессы введения алкильных групп в молекулы органических и некоторых неорганических веществ. Эти реакции имеют очень большое практическое значение для синтеза алкилированных в ядро ароматических соединений, изопарафинов, меркаптанов и сульфидов, аминов, продуктов переработки б-оксидов и ацетилена. Процессы алкилирования часто являются промежуточными стадиями в производстве мономеров, моющих веществ и т. д.
Общая характеристика процессов алкилирования
Классификация реакций алкилирования
Наиболее рациональная классификация процессов алкилирования основанана типе вновь образующейся связи:
- ? алкилирование по атому углерода (С-алкилирование) состоит в замещении на алкильную группу атома водорода, находящегося при атоме углерода. К этому замещению способны парафины, но наиболее характерно алкилирование дляароматических соединений (реакция Фриделя-Крафтса); ? алкилирование по атомам кислорода и серы (О - и S-алкилирова - ние) представляет собой реакцию, в результате которой алкильная группа связывается с атомом кислорода или серы; ? алкилирование по атому азота (N-алкилирование) состоит в замещении атомов водорода в аммиаке или в аминах наалкильные группы; ? алкилирование по атомам других элементов (Si-, Pb-, Al-алкили - рование) представляет собой важнейший путь получения элемент - и металлорганических соединений, когда алкильная группа непосредственно связывается с гетероатомом.
Другая классификация реакций алкилирования основана на различиях в строении алкильной группы, вводимой в органическое или неорганическое соединение. Она может быть насыщенной алифатической (например, этильной и изопропильной)или циклической. В последнем случае реакцию иногда называют циклоалкилированием. При введении фенильной или вообще арильной группы образуется непосредственная связь с углеродным атомом ароматического ядра. В алкильную группуможет входить ароматическое ядро или двойная связь, и, если последняя достаточно удалена от реакционного центра, реакция мало отличается от обычных процессов алкилирования. Введение винильной группы (винилирование) занимает особоеместо и осуществляется главным образом при помощи ацетилена. Наконец, алкильные группы могут содержать различныезаместители, например атомы хлора, гидрокси-, карбокси-, сульфокислотные группы. Важнейшей из реакций введения замещенных алкильных групп является процесс в-оксиалкилирования (в частном случае оксиэтилирование), охватывающийширокий круг реакций оксидов олефинов.
Алкилирующие агенты и катализаторы
Все алкилирующие агенты по типу связи, разрывающейся в них при алкилировании, можно разделить на следующие группы:
- 1) ненасыщенные соединения (олефины и ацетилен), у которых происходит разрыв р-электронной связи между атомами углерода; 2) хлорпроизводные с достаточно подвижным атомом хлора, способным замещаться под влиянием различных агентов; 3) спирты, простые и сложные эфиры, в частности оксиды олефинов, у которых при алкилировании разрывается углерод-кислородная связь.
Олефины(этилен, пропилен, бутены и высшие) имеют первостепенное значение в качестве алкилирующих агентов.
Ввиду дешевизны ими стараются пользоваться во всех случаях, где это возможно. Главное применение они нашли для С-алкилирования парафинов и ароматических соединений. Они не применимы для N-алкилирования и не всегда эффективныпри S - и О-алкилировании и синтезе металлорганических соединений.
Алкилирование олефинами в большинстве случаев протекает по ионному механизму через промежуточное образованиекарбокатионов и катализируется протонными и апротонными кислотами. Реакционная способность олефинов при реакцияхтакого типа определяется их склонностью к образованию карбокатионов:
RCH = CH2+ H+? RC+H?CH3
Это означает, что удлинение и разветвление цепи углеродных атомов в олефине значительно повышает его способность калкилированию:
CH2=CH2< CH3?CH=CH2< CH3?CH2-CH=CH2< (CH3)2C=CH2
В ряде случаев алкилирование олефинами протекает под влиянием инициаторов радикально-цепных реакций, освещения или высокой температуры. Здесь промежуточными активными частицами являются свободные радикалы. Реакционнаяспособность разных олефинов при таких реакциях значительно сближается.
Хлорпроизводныеявляются алкилирующими агентами наиболее широкого диапазона действия. Они пригодны для С-,О-, S - и N-алкилирования и для синтеза большинства элемент - и металлорганических соединений. Применение хлорпроизводных рационально для тех процессов, в которых их невозможно заменить олефинами или когда хлорпроизводные дешевлеи доступнее олефинов.
Алкилирующее действие хлорпроизводных проявляется в трех различных типах взаимодействий: в электрофильных реакциях, при нуклеофильном замещении и в свободно-радикальных процессах. Механизм электрофильного замещения характерен, главным образом, для алкилирования по атому углерода, но, в отличие от олефинов, реакции катализируются толькоапротонными кислотами (хлориды алюминия, железа). В предельном случае процесс идет с промежуточным образованиемкарбокатиона
RCl + AlCl3?д+R> Cl>д?AlCl3 ? R+ + AlCl4?,
В связи с чем реакционная способность алкилхлоридов зависит от поляризации связи С-Сl или от стабильности карбокатионов и повышается при удлинении и разветвлении алкильной группы:
CH3?CH2Cl < (CH3)2CHCl < (CH3)3CCl
При другом типе реакций, характерном для алкилирования по атомам кислорода, серы и азота, процесс состоит в нуклеофильном замещении атома хлора. Механизм аналогичен гидролизу хлорпроизводных, причем реакция, как правило, протекает в отсутствие катализаторов:
RCl + :NH3 > R N+H3 + Cl? ? RNH2+ HCl
Реакционная способность хлорпроизводных изменяется в данных процессах таким же образом, как при гидролизе, а именно:
ARCH2Cl > CH2=CH?CH2Cl > AlkCl > ArCl,
Перв. AlkCl >втор. AlkCl >трет. AlkCl
Целый ряд процессов алкилирования хлорпроизводными протекает по свободно радикальному механизму. Это особенно характерно для синтезов элементо - и металлорганических соединений, когда свободные радикалы образуются за счетвзаимодействия с металлами:
4PbNa + 4C2H5Cl > 4Pb + 4NaCl + 4С2Н5*> 4NaCl + Pb(C2H5)4 + 3Pb.
Спирты и простые эфирыспособны к реакциям С-, О-, N - и S-алкилирования. К простым эфирам можно отнести иоксиды олефинов, являющиеся внутренними эфирами гликолей, причем из всех простых эфиров только оксиды олефиновпрактически используют в качестве алкилирующих агентов. Спирты применяют для О - и N-алкилирования в тех случаях, когда они дешевле и доступнее хлорпроизводных. Для разрыва их алкил-кислородной связи требуются катализаторы кислотного типа:
R?OH + H+? R?+OH2? R+ + H2O.
Похожие статьи
-
Аналитический обзор - Процесс производства этилбензола: сырье, способы получения и использование
Алкилирование ? это процесс введения алкильных групп в молекулы органических веществ и некоторых неорганических веществ. Процесс алкилирования часто...
-
Электрохимические реакции являются сложными процессами с последовательными стадиями, и малая скорость любой из них приводит к нарушению равновесия и...
-
Галоидопроизводные углеводородов и других органических соединений широко применяются в качестве исходных веществ в ряде синтезов. Относительно большая...
-
Существует три основных типа окислительно-восстановительных реакций: 1. Если окислитель и восстановитель находятся в молекулах различных веществ, то...
-
А) Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (РЬ) - элементы 4 группы главной подгруппы ПСЭ. На внешнем электронном слое атомы этих...
-
Введение, Классификация Фенолов, Физические свойства фенола, Химические свойства - Синтез фенола
Фенол химический синтез Целью данной курсовой работы является изучение способов синтеза фенолов, в частности фенола. Свойства фенолов специфичны, поэтому...
-
Введение, Общая характеристика химического элемента, Физические свойства - Биогенные элементы. Сера
Семра -- элемент шестой группы третьего периода главной подгруппы периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16....
-
Технологический процесс изготовле-ния бумаги (картона) включает следующие основные операции: Аккумулирование бумажной массы; разбавление ее водой до...
-
Заключение:, Список литературы: - Витамины: общая характеристика и классификация
Витамины могут быть отнесены к группе Биологически Активных соединений , оказывающих свое действие на обмен веществ в ничтожных концентрациях. Это...
-
Введение - Характеристика, классификация, история аварий на атомных электростанциях
Ядерная энергетика (Атомная энергетика) -- это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путем преобразования...
-
В этой работе описаны общая характеристика пероксидов щелочных металлов, их химические и физические свойства, а также их получение. Особое внимание...
-
Подгруппа бора -- главная подгруппа III группы. По новой классификации ИЮПАК: 13 группа элементов Периодической системы химических элементов Д. И....
-
Введение - Характеристика электролиза как химического процесса
Электролиз - окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через расплав или раствор электролита....
-
Классификация витаминов. - Витамины: общая характеристика и классификация
Витамины делят на две большие группы: витамины растворимые в жирах , и витамины , растворимые в воде . 1. ВИТАМИНЫ, РАСВОРИМЫЕ В ЖИРАХ: Витамин A...
-
Общая характеристика. - Витамины: общая характеристика и классификация
Витамины (от лат. VITA - жизнь) - группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека и животных и имеющих...
-
РАСТВОРЫ. РАСТВОРИМОСТЬ, Общая характеристика и классификация растворов - Растворы
Общая характеристика и классификация растворов Растворы имеют большое значение для живых организмов (питательные вещества усваиваются в виде растворов;...
-
Брожение - окислительно-восстановительный процесс, приводящий к образованию АТФ, котором окислителем и восстановителем служат органические соединения,...
-
Общие сведения Гетерогенные реакции еще труднее для изучения, чем гомогенные, и в обычных учебниках общей химии им уделяется мало внимания, хотя они...
-
Количественный анализ - это совокупность, химических, физико-химических и физических методов определения количественного соотношения компонентов,...
-
Общая характеристика жиров - Общая характеристика жиров
Жиры - природные соединения, находящиеся в тканях животных, растений, в семенах и плодах различных растений, в некоторых микроорганизмах. Как правило,...
-
СО2 + С = 2СО Если известно, что для СО2 ДG2980 = - 394572 Дж/моль и для СО ДG2980 = - 137334 Дж/моль. Рассчитаем ДG2980 = 2ДGСО - ДGСО2 = 2*(137,334)...
-
Химический высокомолекулярный пластмасса Пластическими массами называют материалы, основу которых составляют полимеры, находящиеся в период формирования...
-
Закономерность управления процессом для реакции - Каталитический риформинг
Управлять ХТП - это означает, меняя технологические параметры процесса (температуру, давление, состав сырья, катализатор, скорость перемешивания,...
-
Катамлиз (греч. кбфЬлхуйт восходит к кбфблэейн -- разрушение) -- избирательное ускорение одного из возможных термодинамически разрешенных направлений...
-
Система усовершенствованных моделей позволяет удовлетворительно воспроизводить кинетику СО-токсичности ДВС при изменении нагрузки, цикловой подачи...
-
Проблема аккуратной компьютерной имитации рабочего процесса ДВС всех типов заключается в высокой размерности модельных динамических систем, причем...
-
Классификация дисперсных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Рассматривается классификация именно дисперсных систем, т. к. коллоидные растворы являются видом дисперсных систем. Следует отметить, что коллоидная...
-
Краткая характеристика объекта и описание технологического процесса Инструментальный цех (ИЦ) предназначен для изготовления и сборки различного...
-
За последние четыре десятилетия атомная энергетика и использование расщепляющих материалов прочно вошли в жизнь человечества. В настоящее время в мире...
-
Образование фенолятов, Реакции ароматического ядра фенолов - Спирты и фенолы
Образование простых эфиров фенолов алкилированием фенолятов: ArONa + RI > ArOR + NaI ArONa + (CH3O)2SO2 > ArOCH3 + CH3O-SO2ONa Образование...
-
Винилхлорид -- достаточно активное химическое соединение, чьи химические свойства определяются как наличием двойной связи, так и атома хлора. Наибольший...
-
Реакции окисления и восстановления - Особенность синтеза фенолов
Окислительно-восстановительные реакции, также редокс -- это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов,...
-
Любое превращение молекул есть химический процесс. Химические процессы, протекающие под действием видимого света и ультрафиолетовых лучей, называются...
-
Кремнийорганические полимеры: общая характеристика и основные типы - Кремнийорганические полимеры
Кремнийорганические полимеры, высокомолекулярные соединения, содержащие атомы кремния, углерода и др. элементов в элементарном звене макромолекулы. В...
-
Реагирует с неметаллами: 4Al + 3O2 > 2Al2O3 ; 2Al + 3Br2 > 2AlBr3 c оксидами металлов:2Al + Fe2O3 > Al2O3 + 2Fe (алюмотермия)c водой (если...
-
Введение - Процесс фильтрования
В тех случаях, когда при разделении суспензий недопустимы потери жидкости с осадком или взвешенные твердые частицы весьма плохо оседают, или же...
-
Как известно, человечество в своем стремительном развитии старается все более расширить сферы своей деятельности, сталкиваясь при этом с множеством новых...
-
Общая характеристика комплексов кобальта - Свойства кобальта и его комплексных соединений
Для кобальта характерно образование комплексных соединений. Так, в качестве лигандов при образовании комплексов с кобальтом часто выступают молекулы...
-
Введение, Общие сведения о фосфорной кислоте - Общие сведения о фосфорной кислоте
Фосфорная кислота является основным сырьем для производства фосфорных удобрений, кормовых добавок, инсектицидов и других фосфорсодержащих продуктов....
-
С развитием системных исследований, с расширением экспериментальных методов изучения реальных явлений все большее значение приобретают абстрактные...
Введение, Общая характеристика процессов алкилирования - Классификация реакций алкилирования