Hé! Benzén -szállító vagyok, és ma szeretnék beszélni a Friedel - Crafts Benzol -alkiláció korlátozásairól. Ez a reakció klasszikus a szerves kémiában, de megvan a méltányos részesedése a hátrányokról, amelyekről tisztában kell lennünk.
Polialkilezés
A Friedel -kézművesek egyik fő korlátozása a benzol -alkilezés a polialkiláció. Miután egy alkilcsoportot hozzáadtak a benzolgyűrűhöz, a kapott alkil -benzol jobban reaktív, mint maga a benzol a további alkilezés felé. Ennek oka az, hogy az alkilcsoport elektron -adományozás, amely növeli az elektron sűrűségét a benzolgyűrűben. Ennek eredményeként nagyon gyakori, hogy a mono -alkilezett, DI -alkilezett és még a poli -alkilezett termékek keverékével végződik.
Például, ha etil -benzolot próbál előállítani az etil -kloriddal történő benzol reagálásával alumínium -klorid -katalizátor jelenlétében, akkor Di - etil -benzol és tri -etil -benzol, mint a termékek - etilbenzolt és tri -etil -benzint is kaphat. Ez valódi fejfájás lehet, különösen, ha tiszta mono -alkilezett terméket keres. Ezeknek a különféle alkilezett termékeknek a szétválasztása nehéz és drága lehet, magában foglalja a többszörös tisztítási lépést, például a desztillációt vagy a kromatográfiát. Olyan, mintha megpróbálnánk egy speciális gyümölcsöt kiválasztani egy nagy gyümölcs salátából!
Karbokációs átrendezés
Egy másik nagy probléma a Friedel - Crafts alkilációval kapcsolatban, a karbokációs átrendezés. Amikor egy alkil -halogenid reagál a katalizátorral (általában egy Lewis sav, például alumínium -klorid), akkor karbokációs közbenső termék képződik. A karbokációk pozitív töltésű fajok, és hajlamosak átrendezni, hogy stabilabb karbokációkat képezzenek.
Tegyük fel, hogy alkil -halogenidot használsz, amelynek szekunder vagy harmadlagos szén a halogén mellett található. Az eredetileg kialakított karbokáció átrendeződést, például hidrideltolódást vagy metil -eltolódást eredményezhet. Például, ha 1 - Chloro - 2 - metil -propánt használ a benzolos reakcióban, akkor az elsődleges karbokáció, amelyet először alakítottak ki, átrendezheti egy stabilabb tercier karbokációra. Ennek eredményeként a kapott termék nem az, amit elvárhat egy egyszerű reakcióból. Ahelyett, hogy 1 - (2 - metil -propil) benzolot kapna, akkor 1 - (1,1 - dimetil -etil) -benzol (terc - butilbenzol) lesz. Ez azt jelenti, hogy a reakció nem mindig adja meg a kívánt terméket, ami a szintetikus kémia egyik legfontosabb visszaesése lehet.
A katalizátor inaktiválása
A Friedel -kézműves alkilációban használt katalizátor, jellemzően egy Lewis sav, például alumínium -klorid, bizonyos körülmények között inaktiválható. A víz vagy más nukleofil szennyeződések jelenléte reagálhat a katalizátorral. Például a víz reagálhat alumínium -kloriddal, így sósavat és alumínium -hidroxidot képez. Miután a katalizátor inaktiválódott, a reakció lelassul, vagy akár teljesen leáll.
Ez azt jelenti, hogy a reakciófeltételeket nagyon gondosan ellenőrizni kell. Gondoskodnia kell arról, hogy az összes reagens és oldószer kiszáradjon, mielőtt megkezdi a reakciót. Olyan, mint egy finom recept készítése - ha egy kicsit túl sok vizet ad hozzá rossz időben, az egész edény tönkrement! Még a vízmennyiségnek is jelentős hatása lehet a reakcióra, ezért további óvintézkedéseket kell tenni, például vízmentes oldószerek használata és száraz környezetben történő munka.
Korlátozás a deaktivált benzolokkal
Friedel - A kézműves alkilezés nem működik jól a deaktivált benzolgyűrűkkel. A deaktivált benzolgyűrű olyan, amelyhez elektron -visszavonó csoportok vannak rögzítve. Elektron-visszavonó csoportok, például nitro-csoportok (-NO₂), karbonilcsoportok (-C = O) vagy cyano-csoportok (-CN), csökkentik az elektronsűrűséget a benzolgyűrűn.
Mivel a Friedel -Crafts alkilezés elektrofil aromás szubsztitúciós reakció, ehhez viszonylag nagy elektronsűrűségre van szükség a benzolgyűrűn, hogy reagáljon az elektrofil karbokációval. Amikor a benzolgyűrűt deaktiválják, a reakciósebesség nagyon lassú, vagy egyáltalán nem fordul elő. Például, ha megpróbál egy Friedel -kézműves alkilezést végezni nitrobenzolon, akkor a reakció rendkívül nehéz lesz, mivel a nitro csoport erősen visszavonja az elektronokat a benzolgyűrűből. Olyan, mintha megpróbálnánk egy golyót felfelé nyomni - az elektron - visszavonó csoportok, akadályt hoznak létre, amely megnehezíti a reakció folytatódását.
Mellékreakciók a katalizátorral
A Friedel - Crafts alkilációjában alkalmazott Lewis savkatalizátor szintén részt vehet az oldalsó reakciókban. A katalizátor reagálhat a reakcióban képződött alkilezett termékkel. Például az alumínium -klorid komplexet képezhet az alkil -benzol termékkel. Ez a komplex képződés csökkentheti a kívánt termék hozamát, és bonyolultabbá teheti az elválasztási folyamatot.
Ezenkívül a katalizátor reagálhat az oldószerrel, ha bizonyos oldószereket használnak. Egyes oldószerek, mint például az éterek, koordinálhatják a Lewis sav -katalizátort, amely befolyásolhatja a katalitikus aktivitást. Fontos, hogy óvatosan válasszuk ki a megfelelő oldószert, hogy elkerüljék ezeket az oldalsó reakciókat.
A reagensek rendelkezésre állása és költsége
A Friedel -Crafts alkilezésben alkalmazott alkil -halogenidek rendelkezésre állása és költsége szintén korlátozást jelenthet. Egyes alkil -halogenidek nem állnak rendelkezésre kereskedelemben, vagy meglehetősen drágák lehetnek. Például, néhány hosszú lánc vagy erősen elágazó alkil -halogenidek komplex szintetikus útvonalakat igényelhetnek az előkészítéshez.
Ezenkívül a katalizátor költségei, különösen, ha nagy mennyiségű ipari - méretarányú reakciókhoz használják, összeadódhat. Az alumínium -klorid, bár viszonylag olcsó, bizonyos esetekben még mindig sztöchiometrikus mennyiségben kell alkalmazni, ami jelentős költségtényező lehet. Olyan, mintha házat építne - ha az építőanyagokat nehéz megtalálni vagy túl drága, akkor az egész projektet megvalósíthatatlanná teheti.
Környezeti aggályok
A Friedel - Crafts alkilációval kapcsolatban környezeti aggályok merülnek fel. A Lewis sav -katalizátorok, például az alumínium -klorid használata sok hulladékot okozhat. A reakció után a katalizátort el kell távolítani a reakcióelegyből, és ez gyakran magában foglalja a vízzel történő semlegesítést, amely savas hulladékot okoz.
Ennek a savas hulladéknak a megsemmisítése problémát jelenthet, mivel azt megfelelően kell kezelni a környezetvédelmi előírások betartása érdekében. Ezenkívül a reakcióban alkalmazott oldószerek ingatag szerves vegyületek (VOC) is lehetnek, amelyek hozzájárulhatnak a légszennyezéshez. Fontos, hogy környezetbarátabb alternatívákat találjon, vagy jobb hulladékgazdálkodási stratégiákat dolgozzon ki a reakció környezeti hatásainak minimalizálása érdekében.
Következtetés
Tehát, amint láthatja, a Friedel -kézművességben a benzol -alkilációnak számos korlátozása van. A polialkiláció és a karbokációs átrendeződéstől kezdve a katalizátor inaktivációig és a környezeti aggályokig számos tényező képes ezt a reakciót kihívást jelenteni. De ne aggódj! Még mindig vannak módok ezen korlátozások megkeresésére.
Ha a szerves szintézis reakcióinak magas minőségű benzoljának piacán van, függetlenül attól, hogy Friedel -vel foglalkozik - Crafts alkilezés vagy más reakciók, itt vagyok, hogy segítsek. Megbízható benzol -beszállító vagyok, és meg tudom adni neked a szükséges tiszta benzolt. Kínálunk más kapcsolódó vegyi anyagokat is, mint példáulAkrilsav CAS 79 - 10 - 7ésMalein anhidrid CAS 108 - 31 - 6- Ha bármilyen kérdése van termékeinkkel kapcsolatban, vagy ha érdekli a vásárlás, nyugodtan lépjen fel. Megbeszélhetjük az Ön konkrét követelményeit, és megtalálhatjuk a legjobb megoldásokat az Ön számára. Függetlenül attól, hogy kicsi vagy méretarányú kutató vagy nagy méretű ipari termelő, elkötelezett vagyok a TOP - Notch termékek és a kiváló szolgáltatás biztosítása mellett.
Ha további információt keresAkrilsav CAS 79 - 10 - 7, kattinthat a linkre. Dolgozzunk együtt annak érdekében, hogy az organikus szintézis projektjei sikeresek legyenek!
Referenciák
- Carey, FA és Sundberg, RJ (2007). Fejlett szerves kémia: A. rész: Szerkezet és mechanizmusok. Springer.
- Vollhardt, KPC, & Schore, NE (2014). Szerves kémia: szerkezet és funkció. Wh freeman és társaság.