„Friedel–Crafts-reakciók” változatai közötti eltérés

[nem ellenőrzött változat]

[ellenőrzött változat]

← Régebbi szerkesztés Újabb szerkesztés →

Tartalom törölve Tartalom hozzáadva

Sorban

A lap 2010. szeptember 28., 23:33-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:

Fájl:F-C alkil.png

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.

Fájl:Benzaldehid.png

Formil helyett egyéb más acilcsoportot is bevihető a molekulába, ekkor ketonok keletkeznek. Például benzolból és ecetsavanhidridből acetofenon állítható elő:

Fájl:Acetofenon.png

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 $\mathrm {AlCl_{3}}$ -ot és az $\mathrm {AlBr_{3}}$ -t használják, ezért ezeket Friedel–Crafts katalizátornak is nevezik. Hasonló, gyakorlati szempotból 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

@@ 1. sor: / 1. sor: @@
-'''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.
+'''Friedel–Crafts-reakció'''nak 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. [[cink-klorid|ZnCl<sub>2</sub>]]), 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.
+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-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.
+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-klorid]]dal:
@@ 13. sor: / 13. sor: @@
 [[Fájl:F-C alkil.png|350px]]
-== Friedel-Crafts acilezés ==
+== 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.
+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)-klorid]]dal aktivált vízmentes alumínium-klorid katalizátor segítségével.
-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)-klorid]]dal aktivált vízmentes alumínium-klorid katalizátor segítségével.
 [[Fájl:Benzaldehid.png|350px]]
@@ 30. sor: / 26. sor: @@
 [[Fájl:Acetofenon.png|525px]]
-== Friedel-Crafts katalizátorok ==
+== 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).
@@ 50. sor: / 46. sor: @@
 * Szerves vegyipari alapfolyamatok kézikönyve, Budapest, Műszaki könyvkiadó, 1978
 * Organikum, Szerves kémiai praktikum, Budapest, Műszaki kiadó, 1967
 [[en:Friedel–Crafts reaction]]