Энергетическая характеристика процессов алкилирования

Электронная лекция

По дисциплине

« Химическая технология органических веществ. Часть 2 »

 

для студентов направления подготовки

18.03.01 – Химическая технология всех форм обучения

 

 

Подготовил: должность, степень

д.т.н., доц., проф. каф. ХПТ Сулимов А.В.

 

Дзержинск, 2019 год

ПРОЦЕССЫ АЛКИЛИРОВАНИЯ

Это введение алкильных групп в молекулы органических и некоторых неорганических соединений. Путем алкилирования получают большое число многотоннажных продуктов ОС: при алкилировании бензола получают этил-и изопропилбензол, которые в дальнейшем используются для получения стирола и a-метилстирола, производства фенола и ацетона методом ФАД, оксида пропилена и др.; при алкилировании трет-бутанабутенами получают изо-октан. Этим способом синтезируют также метил-трет-бутиловый эфир (добавка к моторному топливу), амины, меркаптаны, элементоорганические соединения и др.

 

Классификация реакций

Процессы алкилирования классифицируют по 2 принципам. По типу образующихся связей

1. Алкилирование по атому углерода. Основано на замещении атома водорода на алкильную группу (алкилирование парафинов и ароматических соединений (реакции Фриделя - Крафтса)).

2. Алкилирование по атому кислорода (метил-трет-бутиловый эфир, оксиэтилирование фенолов).

3. Алкилирование по атому азота. Это замещение атома водорода в аммиаке или аминах (синтез аминов, аммонолиз органических соединений).

4. Алкилирование по атому серы (получение меркаптанов).

5. Алкилирование по атомам других элементов (Al, Si, Pb) (получение металлорганических соединений типа А1(С₂Н₅)₃, РЬ(С₂Н₅)₄, диалкилдихлорсиланы и др.).

По строению алкильной группы, введенной в органическое соединение:

1. Циклоалкилирование.

2. Введение арильной группы.

3. Винилирование (с помощью ацетилена).

4. Алкилирование с помощью соединений, имеющих различные заместители (Cl) и функциональные группы (COONa, сульфогруппы и др.).

5. β-Оксиалкилирование - введение оксиалкильной группы с помощью оксида этилена или пропилена (получение этиленхлоргидрина, гликолей, оксиэтилированных спиртов, кислот, амидов и др.).

 

Алкилируюшие агенты и катализаторы

1. Алкены: этен, пропен и высшие. Имеют наибольшее значение из-за дешевизны. Используются для С-алкилирования парафинов и ароматических соединений. Не используются для N-алкилирования и мало для S- и О-алкилирования и получения металлорганических соединений. Механизм ионный с использованием протонных и апротонных кислот через промежуточное образование карбокатиона. Удлинение и разветвление УВ-цепи в алкене повышает его реакционную способность. В некоторых случаях механизм радикальный, инициирование - УФ излучением или термическое.

2. Хлорпроизводные с достаточно подвижным атомом хлора. Используются почти для всех видов алкилирования (С, S, О, N и Met-opг.). В основном используются тогда, когда затруднено или невозможно использование алкенов. Реакционная способность зависит от поляризации связи C-Cl и растет при удлинении алкильной группы. Реакции катализируются апротонными кислотами с промежуточным образованием карбокатиона. При алкилировании по атомам С, N, S процесс может идти без катализатора. При синтезе металлорганических соединений процесс идет по свободно-радикальному механизму (тетраэтилсвинец).

3. Спирты и простые эфиры. Спирты используются в том случае, когда они дешевле хлорпроизводных. Используется катализаторы кислотного типа.

 

Энергетическая характеристика процессов алкилирования

 

Все реакции алкилирования протекают с выделением тепла. Тепловой эффект зависит от природы алкилируюшего агента и типа разрывающейся связи в алкилируемом веществе. При использовании одного и того же агента тепловой эффект изменяется в ряду: С_аром > С_алиф > N > О. Если используются различные алкилирующие агенты, то:

 

С-АЛКИЛИРОВАНИЕ