„Friedel–Crafts-reakciók” változatai közötti eltérés
[ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
a commonsba áthelyezett képek |
|||
38. sor: | 38. sor: | ||
''1. Proton (Brönsted) savak,''ezek egyben a reakcióközeget is jelentik. Nemcsak katalizátor, hanem egyben oldószer is. Megfelelő katalizáló hatással csak az erős elektrolit bír. Leggyakrabban alkalmazott protonsav katalizátor a ''kénsav'' (szenesít, korrozív hatás), a [[hidrogén-fluorid|folysav]] (üveg szerkezeti elemeket megmarja). |
''1. Proton (Brönsted) savak,''ezek egyben a reakcióközeget is jelentik. Nemcsak katalizátor, hanem egyben oldószer is. Megfelelő katalizáló hatással csak az erős elektrolit bír. Leggyakrabban alkalmazott protonsav katalizátor a ''kénsav'' (szenesít, korrozív hatás), a [[hidrogén-fluorid|folysav]] (üveg szerkezeti elemeket megmarja). |
||
''2. Lewis savak.''Ezek általában fém-alkilek illetve fém-halogenidek. Leggyakrabban az <math>\mathrm{AlCl_3}</math>-ot és az <math>\mathrm{AlBr_3}</math>-t használják, ezért ezeket Friedel–Crafts katalizátornak is nevezik. Hasonló, gyakorlati |
''2. Lewis savak.''Ezek általában fém-alkilek illetve fém-halogenidek. Leggyakrabban az <math>\mathrm{AlCl_3}</math>-ot és az <math>\mathrm{AlBr_3}</math>-t használják, ezért ezeket Friedel–Crafts katalizátornak is nevezik. Hasonló, gyakorlati szempontból jelentős (bár kevésbé aktív) katalizátor a [[bór-trifluorid]], az [[ón-tetraklorid]], a [[cink-klorid]] és a [[bórsav]] vízmentes állapotban. |
||
== Katalizátor mennyisége == |
== Katalizátor mennyisége == |
A lap 2018. december 12., 10:27-kori változata
Friedel–Crafts-reakciónak nevezzük azokat a szubsztitúciós, izomerizációs, eliminációs, polimerizációs illetve addíciós reakciókat, melyekre vízmentes közegben Lewis- és Brönsted-savak egyaránt katalizáló hatást fejtenek ki.
Charles Friedel és James Crafts 1877-ben (egymástól függetlenül) megfigyelte, hogy az amil-klorid alumínium hatására decil-kloriddá kondenzálódik. Vizsgálataikat tovább folytatva kiderült, hogy a reakciót valójában a vízmentes alumínium-klorid indítja. Kutatásaikat folytatva kimutatták, hogy az alumínium-klorid rendkívül hatásos katalizátor acilezésben, alkilezésben és dezalkilezésben. Továbbá megállapították, hogy az alumínium-klorid mellett egyéb Lewis-savak (pl. ZnCl2), valamint a Brönsted savak (pl. kénsav) is katalizáló hatásúak. Később számos reakcióban kerültek előtérbe a Friedel–Crafts katalizátorok.
A Friedel–Crafts-katalizátorok által aktivált reakciók olyan nagy számban fordulnak elő, hogy az már tárgyalhatatlan egy témakörben. Ezért szűkebb értelemben Friedel–Crafts reakcióként annak két leggyakoribb típusát (Friedel–Crafts acilezés ill. alkilezés) tárgyalják.
Friedel–Crafts-alkilezés
Friedel–Crafts-alkilezésnek azokat a reakciókat nevezzük, melyben egy aromás gyűrű egy vagy több hidrogénatomját vagy más helyettesítő csoportját Friedel–Crafts-katalizátor jelenlétében alkilcsoportra cseréljük.
Erre példa a benzol metilezése metil-kloriddal:
A reakció mechanizmusa (SE) :
Friedel-Crafts-acilezés
A reakciók másik fő típusát a Friedel–Crafts típusú acilezési reakciók alkotják
Friedel-Crafts-acilezés során az aromás gyűrűbe Friedel–Crafts-katalizátor jelenlétében acilcsoportot viszünk be vagy egy meglévőt cserélünk ki. Attól függően, hogy milyen acilcsoportot viszünk be a szerves molekulába, aldehidek vagy ketonok képződnek termékként. Ha az acilezés során formilcsoport bevitele történik (formilezés), aldehidhez jutunk. Erre példa a benzaldehid előállítása (formilezés, Gattermann–Koch szintézis). A reakció szobahőmérsékleten véghezvihető réz(I)-kloriddal aktivált vízmentes alumínium-klorid katalizátor segítségével.
Formil helyett egyéb más acilcsoportot is bevihető a molekulába, ekkor ketonok keletkeznek. Például benzolból és ecetsavanhidridből acetofenon állítható elő:
A reakció mechanizmusa (SE) :
Friedel-Crafts-katalizátorok
1. Proton (Brönsted) savak,ezek egyben a reakcióközeget is jelentik. Nemcsak katalizátor, hanem egyben oldószer is. Megfelelő katalizáló hatással csak az erős elektrolit bír. Leggyakrabban alkalmazott protonsav katalizátor a kénsav (szenesít, korrozív hatás), a folysav (üveg szerkezeti elemeket megmarja).
2. Lewis savak.Ezek általában fém-alkilek illetve fém-halogenidek. Leggyakrabban az -ot és az -t használják, ezért ezeket Friedel–Crafts katalizátornak is nevezik. Hasonló, gyakorlati szempontból jelentős (bár kevésbé aktív) katalizátor a bór-trifluorid, az ón-tetraklorid, a cink-klorid és a bórsav vízmentes állapotban.
Katalizátor mennyisége
Friedel–Crafts reakció lejátszódásakor a keletkező melléktermék (például víz, ecetsav) katalizátorméregként viselkedik. Acilezésnél a képződött keton magános elektronpárja komplexet képez az alumínium-kloriddal, és az nem hat katalizátorként. A komplex később sav hozzáadásával leválasztható. Ezért a folyamat lejátszatásakor a katalizátorból legalább sztöchiometrikus mennyiséget kell alkalmazni.
Termékek homogenitása
Alkilezés során minden esetben összetett termék keletkezik. Ebben nagy mennyiségben találhatóak többszörösen szubsztituált származékok is. Továbbá a lejátszódó reakció mindig egyensúlyra vezet, ezért a termékelegyben számottevő mennyiségben a kiindulási anyagok is megtalálhatóak. Ezzel szemben Friedel–Crafts acilezésnél összetett terméktől illetve többszörösen helyettesített származék képződésétől nem kell tartani.
Forrás
- Szerves laboratóriumi gyakorlatok - Az ipari technikumok számára III., Budapest, Tankönyvkiadó, 1952
- Dr. Csűrös Zoltán: Szerves vegyipari alapfolyamatok (kézirat), BME vegyészmérnöki kar, Budapest, Tankönyvkiadó, 1978
- Szerves vegyipari alapfolyamatok kézikönyve, Budapest, Műszaki könyvkiadó, 1978
- Organikum, Szerves kémiai praktikum, Budapest, Műszaki kiadó, 1967