Reactia de alchilare

Reactia de alchilare

           Procesul chimic prin care se inlocuiesc unul sau mai multi atomi de hidrogen, in molecula unui compus organic, cu radicali alchil, R , se numeste reactie de alchilare. In principal, acest proces se realizeaza pe urmatoarele cai:

 

a) Substituirea unui atom de hidrogen de la un atom de carbon aromatic, cu hibridizare sp2; de exemplu, alchilare arenelor cu halogenuri de alchil sau cu alchene in prezenta unui acid Lewis (clorura de aluminiu anhidra), numita reactia F r i e d e l-C r a f t s, a carei formulare globala este:

 

 C6H6+R—Cl  
Al Cl3
 

→ C6H5—R+HCl

 

 C6H6+R—CH=CH2  
  AlCl
 

→C6H5

—CH – R
         │
        CH3

                         

 

b) Substituirea unui atom de hidrogen de la un atom de carbon alifatic tertiar, cu hibridizare sp3, de exemplu , alchilarea izobutanului cu izobutena in cataliza acida (acid sulfuric concentrat)pentru obtinerea izooctanului:

 

             
   CH3  CH3      CH3  CH3
    │    │       │   │
H3C —C–H +H2C =C—CH3
  H2SO4  
 
→ H3C C—CH2

—C –CH3 

    │          │   │
   CH3       CH3    H
             

 

c) Sustituirea unui atom de hidrogen legat de un alt atom decat cel de carbon cum este cazul alchilarii aminelor sau a fenolilor. In primul caz se obtin amestecuri de amine (secundare si tertiare).

De exemplu, la alchilarea anilinei cu clorura de metil rezulta mrtilanilina si respectiv dimetilanilina:

C6H5—NH2 +CH3—Cl
C6H5
 
→ —NH—CH3 +HCl

 

       
C6H5—NH –CH3+CH3—Cl
C6H5
 
→  —N—CH3 +HCl
         │
       CH3

 ambii compusi fiind intermediari importanti in sinteza unor coloranti.

        

  In cazul fenolilor, care participa la reactie sub forma de fenoxizi alcani,se obtin eteri micşti ca , de exemplu,metil-fenil-eterul sau anisolul, folosit ca solvent:

 

                           C6H5—Ona +CH3I  →   C6H5—O –CH3 +Na I 

 

 

1. MECANISMUL REACTIILOR DE ALCHILARE

 

 

          Dintre variantele enumerate mai sus, un interes major il prezinta alchilarea  hidrocarburilor aromatice. Cunoscuta sub numele de reactie Friedel-Crafts, ea consta inin tratarea unei arene cu o halogenura de alchil, in cataliza acida, in prezenta unui acid Lewis (de exemplu, halogenura de alchil, de fier etc.). Produsul  de reactie il constituie un omolog cu catena laterala al arenei folosite.

           Reactia de alchilare a arenelor decurge prin mecanismul obisnuit al substitutiei electrofile la nucleul aromatic, reactantul fiind  carbocationul alchil rezultat din interactia halogenurii de alchil cu catalizatorul. De exemplul, in cazul

alchilarii benzenului cu clorura de etil, in prezenta de clorura de aluminiu anhidra,

are loc urmatoarea succesiune de reactii: acidul Lewis (clorura de aluminiu) formeaza cu clorura de etil o sare:

 

               H3C— CH2 –Cl + AlCl3       H3C—CH2 –AlCl4

care se scindeaza heterolitic, cu usurinta, conform reactiei:

 

    +  
H3C—CH2—AlCl4         CH3 CH2 + [AlCl4]-

   

          Ca agent de alchilare, in afara de halogenuri de alchil, pot fi folosite si alchenele in prezenta acizilor tari(acid sulfuric). Reactantul electrofil este, in acest caz, carbocationul alchenei, rezultat din transferul unui proton de la acid la dubletul electronic p al dublei legaturi; de exemplu, in cazul alchilarii benzenului cu propena, in prezenta acidului sulfuric, au loc reactiile;

 

 

/carbocationul-alchenei

 

                                               

         Produsul final de reactie este izopropilbenzenul si nu propilbenzenul deoarece la fixarea protonului alchena formeaza un carbocation secundar, care este mai stabil decat cel primar.

         Daca la alchilarea benzenului cu alchene, clorura de aluminiu nu este perfect anhidra, reactia de alchilare nu mai decurge printr-un carbocation format prin transfer de proton. Cu urmele de apa  (existente in mod normal in orice sistem chimic obsnuit) clorura de aluminiu hidrolizeaza cu formare de mici cantitati de acid clorhidric:

 

            AlCl3 = 3 HOH       →        Al(OH)3 + 3 HCl

         Aceasta se aditioneaza la alchena, conform regulii lui Markovinikov, formand o clorura de izoalchil (clorura de izopropil):

     
CH3—CH = CH2 + HCl    →          CH3 CH  –CH3
   
  Cl  

 

                                                                            

care apoi participa la reactia de alchilare in modul descris mai inainte.

 

 

2. APLICATII ALE REACTIEI DE ALCHILARE

 

         Alchilari cu oxid de etenă. Oxidul de etena se caracterizeaza printr-o mare reactivitate chimica. Folosit ca agent de alchilare al unor substanţe care conţin un atom de hidrogen activ, de exemplu: alcooli, fenoli, acizi, amine, el permite formarea  unor noi legaturi O —C SAU N—C. Intrucat in aceste reactii se introduce gruparea etoxi, C—CH2 –CH2 –O— , intr-o alta molecula, ele se mai numesc si reactii de etoxilare sau etoxilari, iar in cazul introducerii mai multor grupari, polietoxilari. Prin etoxilarea fenolului se obtine un hidroxi-eter sau un hidroxi-polieter:

        

C6H5OH + H2 C—C —CH2     →         R—COOCH2—CH2—OH
    \/  
    O  

                                     

         Prin etoxilarea acizilor se formeaza un hidroxi-ester sau un hidroxi-ester polietoxilat:

 

R—COOH + H2 C—C H2       →        C6H5—O –CH2 –CH2OH
    \/  
    O  

 

R—COOH + nH2 C—C H2       →       R—COO (CH2—CH2O)nH
    \/  
    O  

       

         Din grupa produselor polietoxilate fac parte agentii activi de suprafata neionici. Acestia sunt substante care modifica proprietatile superficiale ale lichidelor in care sunt dizolvati. In functie de proprietatile si intrebuintarile pe care le au, agentii activi de suprafata se impart in: detergenti sau agenti de spalare, de dispersie, de spumare etc.

 

Reactia de sulfonare

 

         Reactia de sulfonare reprezinta procesul procesul chimic prin care se introduce o grupare sulfonica, —SO3H , in molecula unui compus organic. Sulfonarea se realizeaza, in general, prin actiunea acidului sulfuric oleum, continand  5-20%, trioxid de sulf liber, asupra hidrocarburilor sau ai unor derivati ai acestora.

         In seria alifatica un astfel de procedeu conduce la un amestec de compusi, deoarece in conditiile de reactie au loc, alaturi de sulfonare, si alte procese(oxidare, izomerizare etc.). De aceea derivatii sulfonici alifatici se obtin fie prin aditia activata de oxigen, a sulfitului acid de sodiu, la alchene (reactie de tip AE):

                                                    

            R—CH = CH2 + NaHSO3   

                                                          

         SO3Na

       
R—CH = CH2 + NaHSO3  
O2+H2O
25gr.C
→ R— CH—CH3
        │
     

SO3Na

fie prin tratarea derivatilor halogenati corespunzatori, cu sulfit de sodiu, reactie de tip SN:                        

R—CH2Cl + Na2SO3    →        R— CH2 +NaCl
   │  
  SO3Na  

 

Alte Lectii din chimie

Please enable / Bitte aktiviere JavaScript!
Veuillez activer / Por favor activa el Javascript![ ? ]