Алкилирование. Часть 1

Общая характеристика процессов
алкилирования
Определение
Алкилирование – широкий класс
реакций, в результате которых в
молекулу М вводят группу атомов R
при условии, что при этом образуется
связь какого-либо из атомов М с
атомом С группы R
2
Классификация по типу вновь
образующейся связи
3

С-алкилирование состоит в замещении на алкильную
группу атома водорода, находящегося при атоме
углерода. К этому замещению способны парафины,
но наиболее характерно алкилирование для
ароматических соединений;

О- и S-алкилирование представляет собой реакцию, в
результате которой алкильная группа связывается с
атомом кислорода или серы;

N-алкилирование состоит в замещении атомов
водорода в аммиаке или в аминах на алкильные группы;

Si-, Pb-, Al-алкилирование - важнейший путь получения
элемент- и металлорганических соединений, когда
алкильная группа непосредственно связывается с
гетероатомом.
Классификация основанная на различиях в
строении алкильной группы
1)
ненасыщенные соединения (олефины и
ацетилен), у которых происходит разрыв πэлектронной связи между атомами углерода
Удлинение и разветвление цепи углеродных атомов в
олефине значительно повышает его способность к
алкилированию:
В ряде случаев алкилирование олефинами протекает
под влиянием инициаторов радикально-цепных
реакций - освещения или высокой температуры.
4
Классификация основанная на различиях
в строении алкильной группы
2) хлорпроизводные с достаточно подвижным
атомом хлора, способным замещаться под
влиянием различных агентов:
Пригодны для С-, О-, S- и N-алкилирования и для
синтеза большинства элемент- и металлорганических
соединений.
При электрофильном замещении реакционная способность
алкилхлоридов повышается при удлинении и разветвлении
алкильной группы:
При нуклеофильном замещении реакционная способность
хлорпроизводных изменяется в данных процессах
следующим образом:
5
Классификация основанная на различиях в
строении алкильной группы
3) спирты, простые и сложные эфиры, в
частности оксиды олефинов, у которых при
алкилировании разрывается углеродкислородная связь.
6
Классификация основанная на различиях в
строении алкильной группы


Алкилирование алкадиенами;


Алкилирование алкинами;
Алкилирование хлорзамещенными парафинами;


7
Алкилирование алкенами;
Алкилирование спиртами;
Алкилирование простыми эфирами.
Литературные данные
Получение алкилпроизводных бензола
8
Литературные данные
Получение алкилпроизводных бензола
9
Промышленный способ
Получение алкилпроизводных бензола
10
При алкилировании ароматических углеводородов
хлорпроизводными в промышленности в качестве
катализатора используют только хлорид
алюминия, отличающийся наибольшей активностью
из всех доступных апротонных кислот
Комплекс Густавсона готовят
пропуская НСl при нагревании через
суспензию АlСl3 в ароматическом
углеводороде
!!! Вода, многие соединения серы и аммиак, в меньшей степени –
диены и ацетилен являются катализаторными ядами
Промышленный способ
Получение алкилпроизводных бензола
11
Строение алкильной группы в полученном продукте
определяется правилом о промежуточном образовании
наиболее стабильного карбокатиона.
Поэтому в случае низших олефинов только из этилена
образуется первичный алкилбензол (этилбензол), из
пропилена – вторичный (изопропилбензол), а из
изобутена – третбутилбензол:
Промышленный способ
Получение алкилпроизводных бензола
12
Активирующее влияние алкильных групп и
конденсированных ядер при катализе реакции АlСl3
изменяется следующим образом :
Электроноакцепторные заместители дезактивируют ядро.
Хлорбензол алкилируется примерно в 10 раз медленнее бензола.
Производные содержащие карбонильные, карбокси-, циано- и
нитрогруппы вообще не способны к алкилированию.
Промышленный способ
Получение алкилпроизводных бензола
13
Алкилирование ароматических соединений в присутствии
любых катализаторов происходит путем
последовательного замещения атомов водорода с
образованием смеси продуктов разной степени
алкилирования:
Получение алкилпроизводных бензола
Промышленный способ
Побочные реакции:
14

образования полиалкилбензолов,


смолообразование,
деструкция алкильных групп,

полимеризация олефинов.
Промышленный способ
Получение алкилпроизводных бензола
15
Технологическая схема производства этилбензола или изопропилбензола:
1 - насосы; 2 - теплообменник; 3 - колонна осушки бензола; 4, 10 - конденсаторы; 5 сепаратор; 6 - аппарат для получения каталитического комплекса; 7 - кипятильник; 8
- сборник; 9 - алкилатор; 11 - газоотделитель; 12, 16 - сепараторы; 13 - абсорбер; 14 водяной скруббер; 15 - холодильник; 17, 18 - промывные колонны
Промышленный способ

16
.