Hej! Jestem dostawcą benzenu, a dziś chcę porozmawiać o ograniczeniach Friedel - rzemieślniczy alkilowanie benzenu. Ta reakcja jest klasykiem chemii organicznej, ale ma spory udział wadów, o których musimy być świadomi.
Polialkilacja
Jednym z głównych ograniczeń Friedel - alkilowanie benzenu jest polialkilacja. Po dodaniu grupy alkilowej do pierścienia benzenu powstały alkilobenzen jest bardziej reaktywny niż sam benzen w kierunku dalszej alkilowania. Wynika to z faktu, że grupa alkilowa to elektron - darowizny, co zwiększa gęstość elektronów na pierścieniu benzenowym. W rezultacie dość często kończy się mieszaniną produktów mono -alkilowanych, alkilowanych, a nawet poli -alkilowanych.
Na przykład, jeśli próbujesz zrobić etylobenzen poprzez reakcję benzenu z chlorekem etylu w obecności katalizatora chlorku glinu, możesz również uzyskać di - etylobenzen i tri -etylobenzen jako - produkty. Może to być prawdziwy ból głowy, szczególnie jeśli szukasz czystego produktu mono -alkilowanego. Oddzielenie tych różnych alkilowanych produktów może być trudne i kosztowne, obejmujące wiele etapów oczyszczania, takich jak destylacja lub chromatografia. To tak, jakby próbować wybrać jeden konkretny rodzaj owoców z dużej sałatki owocowej!
Przegrupowanie karbokacji
Kolejnym dużym problemem związanym z Friedel - alkilowanie rzemieślnicze jest przegrupowanie karbokacji. Gdy halogenk alkilowy reaguje z katalizatorem (zwykle kwas Lewis, taki jak chlorek aluminiowy), powstaje związek pośrednia karbokacji. Karbokacje są gatunkami dodatnio naładowanymi i mają tendencję do zmiany, tworząc bardziej stabilne karbokacje.
Załóżmy, że używasz halogenku alkilowego z węglem wtórnym lub trzeciorzędowym przylegającym do halogenu. Utworzona początkowo karbokacja może ulec zmianie, takiej jak przesunięcie wodorku lub przesunięcie metylowe. Na przykład, jeśli używasz 1 - chloro - 2 - metylopropanu w reakcji z benzenem, pierwsza pierwsza karbokacja może najpierw zmienić w bardziej stabilną trzeciorzędową karbokacji. W rezultacie otrzymany produkt nie jest tym, którego można oczekiwać od prostej reakcji. Zamiast otrzymywać benzen 1 - (2 - metylopropylo), możesz skończyć z 1 - (1,1 - dimetyloetylo) benzenem (tert - butylobenzen). Oznacza to, że reakcja nie zawsze daje pożądany produkt, który może być głównym niepowodzeniem w chemii syntetycznej.
Inaktywacja katalizatora
Katalizator stosowany w alkilacji Friedel - alkilowanie, zwykle kwas Lewis, taki jak chlorek glinu, może być inaktywowany w określonych warunkach. Obecność wody lub innych zanieczyszczeń nukleofilowych może reagować z katalizatorem. Na przykład woda może reagować z chlorkiem aluminiowym z tworzeniem kwasu solnego i wodorotlenku glinu. Po inaktywowaniu katalizatora reakcja zwalnia, a nawet całkowicie zatrzymuje się.
Oznacza to, że warunki reakcji muszą być bardzo starannie kontrolowane. Musisz upewnić się, że wszystkie reagenty i rozpuszczalniki są suche przed rozpoczęciem reakcji. To jak wykonanie delikatnego przepisu - jeśli dodasz trochę za dużo wody w niewłaściwym czasie, całe danie jest zrujnowane! Nawet śladowe ilości wody mogą mieć znaczący wpływ na reakcję, dlatego należy podjąć dodatkowe środki ostrożności, na przykład stosowanie rozpuszczalników bezwodnych i praca w suchym środowisku.
Ograniczenie dezaktywowanymi benzenami
FRIEDEL - Alkilacja Crafts nie działa dobrze z dezaktywowanymi pierścieniami benzenu. Dezaktywowany pierścień benzenowy to taki, który ma przymocowane do niego grupy elektronowe. Grupy wycofujące elektron, takie jak grupy nitro (-NO₂), grupy karbonylowe (-C = O) lub grupy cyjano (-CN), zmniejszają gęstość elektronów na pierścieniu benzenowym.
Ponieważ alkilacja Friedel - rzemiosło jest elektrofilową aromatyczną reakcją podstawienia, wymaga stosunkowo wysokiej gęstości elektronów na pierścieniu benzenowym, aby reakcji z karbokacja elektrofilowej. Gdy pierścień benzenu jest dezaktywowany, szybkość reakcji jest bardzo powolna lub w ogóle nie może wystąpić. Na przykład, jeśli spróbujesz wykonać alkilację Friedla - na nitrobenzenu, reakcja będzie niezwykle trudna, ponieważ grupa Nitro zdecydowanie wycofuje elektrony z pierścienia benzenowego. To tak, jakby próbować popchnąć piłkę pod górę - grupy wycofujące elektron tworzą barierę, która utrudnia reakcję.
Reakcje boczne z katalizatorem
Katalizator kwasu Lewisa stosowany w Friedel - alkilacja rzemiosła może również uczestniczyć w reakcjach ubocznych. Katalizator może reagować z alkilowanym produktem utworzonym w reakcji. Na przykład chlorek aluminiowy może tworzyć kompleks z produktem alkilobenzenowym. To złożone tworzenie może zmniejszyć wydajność pożądanego produktu, a także uczynić proces separacji bardziej skomplikowany.
Ponadto katalizator może również reagować z rozpuszczalnikiem, jeśli zastosowano niektóre rozpuszczalniki. Niektóre rozpuszczalniki, takie jak etyki, mogą koordynować z katalizatorem kwasu Lewisa, co może wpływać na aktywność katalityczną. Ważne jest, aby ostrożnie wybrać odpowiedni rozpuszczalnik, aby uniknąć tych reakcji ubocznych.
Dostępność i koszty reagentów
Dostępność i koszt halogenków alkilowych stosowanych w Friedel - alkilacja rzemiosła może być również ograniczeniem. Niektóre halogenki alkilowe nie są łatwo dostępne na rynku lub mogą być dość drogie. Na przykład niektóre długie - łańcuch lub wysoko rozgałęzione halogenki alkilowe mogą wymagać złożonych syntetycznych tras do przygotowania.
Ponadto koszt katalizatora, zwłaszcza jeśli używasz dużej ilości reakcji przemysłowych, może się sumować. Chlorek aluminiowy, choć stosunkowo niedrogi, nadal musi być stosowany w ilościach stechiometrycznych w niektórych przypadkach, co może być znaczącym czynnikiem kosztowym. To tak, jakby próbować zbudować dom - jeśli materiały budowlane są trudne do znalezienia lub zbyt drogie, może sprawić, że cały projekt jest niewykonalny.
Obawy środowiskowe
Istnieją również obawy dotyczące środowiska związane z alkilacją Friedel - Crafts. Zastosowanie katalizatorów kwasu Lewisa, takich jak chlorek aluminiowy, może generować wiele odpadów. Po reakcji katalizator należy usunąć z mieszaniny reakcyjnej, co często wiąże się z neutralizacją wodą, która wytwarza odpady kwaśne.
Problemem może być usuwanie tych kwaśnych odpadów, ponieważ należy je odpowiednio traktować w celu spełnienia przepisów środowiskowych. Ponadto rozpuszczalniki stosowane w reakcji mogą być również lotne związki organiczne (LZO), które mogą przyczynić się do zanieczyszczenia powietrza. Ważne jest, aby znaleźć bardziej przyjazne dla środowiska alternatywy lub opracować lepsze strategie zarządzania odpadami w celu zminimalizowania wpływu tej reakcji na środowisko.
Wniosek
Tak więc, jak widać, Friedel - Crafts Alkilation of Benzen ma kilka ograniczeń. Od polialkilacji i przegrupowania karbokacji po inaktywację katalizatora i obawy dotyczące środowiska, istnieje wiele czynników, które mogą sprawić, że reakcja ta jest trudna. Ale nie martw się! Nadal istnieją sposoby pracy wokół tych ograniczeń.
Jeśli jesteś na rynku wysokiej jakości benzenu dla organicznych reakcji syntezy, niezależnie od tego, czy masz do czynienia z Friedel - Crafts Alkilation lub innymi reakcjami, jestem tutaj, aby pomóc. Jestem niezawodnym dostawcą benzenu i mogę dostarczyć ci czystą benzen, której potrzebujesz. Oferujemy również inne powiązane chemikalia, takie jakKwas akrylowy CAS 79 - 10 - 7IMaleic bezwodnik CA 108 - 31 - 6. Jeśli masz jakieś pytania dotyczące naszych produktów lub jesteś zainteresowany zakupem, skontaktuj się z nim. Możemy omówić Twoje szczególne wymagania i znaleźć dla Ciebie najlepsze rozwiązania. Niezależnie od tego, czy jesteś małym badaczem, czy producentem przemysłowym o dużej skali, jestem zaangażowany w dostarczanie najlepszych produktów i doskonałej obsługi.
Jeśli szukasz więcej informacji oKwas akrylowy CAS 79 - 10 - 7, możesz kliknąć link. Pracujmy razem, aby Twoje projekty syntezy organicznej zakończyły się sukcesem!
Odniesienia
- Carey, FA i Sundberg, RJ (2007). Zaawansowana chemia organiczna: część A: Struktura i mechanizmy. Skoczek.
- Vollhardt, KPC i Schore, NE (2014). Chemia organiczna: struktura i funkcja. WH Freeman and Company.