Алкилирование бензола по Фриделю – Крафтсу

Реакция заключается в конденсации алифатических галогенопроизводных с ароматическими углеводородами в присутствии катализатора – кислоты Льюиса. Обратное сочетание составляющих, а именно, галогеноарилов и алифатических углеводородов, не приводит к реакции.

 

AlCl3 Alk AlCl3 C2H5

+ Alk – Cl + HCl ; + C2H5 – Cl

–HCl

бензол алкилбензол бензол этилбензол

Механизм реакции – SE2

 

Начальная стадия состоит в образовании комплекса между катализатором (хлоридом алюминия) и алкилгалогенидом (хлористым этилом):

δ+ + –

СН3 – СН2δ+ Clδ+ AlCl3 CH3 – CH2 – Cl – AlCl3

 

Полученный комплексный электрофильный реагент, в котором положительный заряд рассредоточен между атомами углерода и хлора, атакует π-электронную систему молекулы бензола. В результате атаки положительный заряд полностью сосредоточивается на атоме углерода, которым и соединяется с бензольным кольцом, образуя σ-комплекс. На этом заканчивается 1-ая стадия реакции, которая протекает медленно. 2-ая стадия происходит очень быстро, в которой выбрасывается протон от атакуемого атома углерода бензольного кольца, возвращая системе ароматический характер:

 

δ+ + – 1-ая стадия Н 2-ая стадия CH2 – CH3

+ СН3 – СН2 – Cl – AlCl3 СН2 – СН3

–AlCl4 –H+

 

бензол этилтетрахлорид алюминия σ-комплекс этилбензол

Образующиеся ионы: AlCl4 и протон взаимодействуют между собой, в результате чего катализатор восстанавливается в виде AlCl3 и получается побочный продукт хлороводород:


AlCl4 + Н+ AlCl3 + НСl

 

Этилбензол применяют для получения стирола – мономера в реакции полимеризации, где полимер (полистирол) обладает большой механической прочностью:

 

       
   


СН2 – СН3 500-6000С, Kt СН = СН2 n C6H5 – CH=CH2 CH – CH2-

           
   
     
 


–Н2

n

этилбензол стирол (винилбензол) полистирол

Алкилирующим агентом могут быть и алкены, например, пропилен. Полученный изопропилбензол или кумол используют для получения фенола и ацетона, а также для получения α-метилстирола.

 

HF СН(СН3)2

+ СН2 – СН = СН2

жидкий

бензол пропилен изопропилбензол (кумол)

Механизм реакции - SE2

 

               
     
       
 


СН3 – СН = СН2δ– + Н+ СН3 – СН – СН3

σ – π- сопряжение изопропилкатион

Н СН(СН3)2

+ СН3 – СН – СН3 СН(СН3)2

–Н+

σ-комплекс изопропилбензол

Толуол

Толуол является следующим после бензола его гомологом и называется метилбензолом.

 

Н Метильная группа обладает положительным индуктивным

эффектом и вступает во взаимодействие с бензольным кольцом

Н С Н в виде σ – π- сопряжения. Оба электронных эффекта направлены

δ – δ – в одну сторону, а именно, в сторону кольца, насыщая его

электронной плотностью. Повышенная электронная плотность

δ + δ + создается в орто- и пара- положениях кольца по отношению к

δ – метильной группе. В шестичленном ароматическом кольце

+ I (СН3), наблюдается альтернирующий или чередующийся эффект

+ M (σ – π) зарядов, поэтому в мета-положениях кольца сосредоточиваются

положительные заряды.

Реакции электрофильного замещения идут в орто- и пара-положениях, причем со скоростью большей, чем в случае бензола, то есть величина (δ–) на атакуемом атоме углерода у толуола больше, чем у бензола.

Молекула толуола имеет небольшой дипольный момент: μ = 0,49 D.

 






Дата добавления: 2017-01-16; просмотров: 1769; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.038 сек.