Docsity
Docsity

Przygotuj się do egzaminów
Przygotuj się do egzaminów

Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity


Otrzymaj punkty, aby pobrać
Otrzymaj punkty, aby pobrać

Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium


Informacje i wskazówki
Informacje i wskazówki

Otrzymywanie węglowodorów aromatycznych, Streszczenia z Chemia

Typowe reakcje to substytucja elektrofilowa w pierścieniu i substytucja wolnorodnikowa w ... Typową reakcją halogenków alkilów jest reakcja substytucji.

Typologia: Streszczenia

2022/2023

Załadowany 24.02.2023

Eugen89
Eugen89 🇵🇱

4.7

(22)

109 dokumenty

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Otrzymywanie węglowodorów aromatycznych i więcej Streszczenia w PDF z Chemia tylko na Docsity! Wykład 7 Korzystałem z : R. Morrison, R. Boyd: „Chemia organiczna” (wyd. ang.) Otrzymywanie węglowodorów aromatycznych 1. z katalitycznego reformingu (frakcje C6-C10) 2. synteza alkilowych pochodnych benzenu metodą Friedla- Craftsa Mechanizm alkilowania benzenu metodą Friedla-Craftsa Czynnikiem alkilującym są węglowodory nienasycone lub halogenopochodne. Katalizatory – kwasy Lewisa lub kwasy protonowe. Katalityczne działanie kwasó protonowych w r-cji alkilowania alkenów sprowadza się do wytworzenia karbokationów. Związki zawierające bardziej złożony łańcuch noszą nazwę fenyloalkanów C6H5 – fenyl Reakcje alkilowych pochodnych benzenu Typowe reakcje to substytucja elektrofilowa w pierścieniu i substytucja wolnorodnikowa w łańcuchu bocznym 1. Hydrogenacja 2. Utlenianie 3. substytucja w pierścieniu CH; CH3 HNO;, H;SO; Ó'* and O _ NO o-Nitrotoluene p-Nitrotoluene Chief products CH3 CH3 HzSO., SO; SO;H CH; |— and O — SO;H Toluene CH; CH; CH;X, AICI, O” © [———> and CH3 o-Xylene p-Xylene Temperature may affect orientation CH; CH; Te halogenki, w których atom halogenu połączony jest z pierścieniem aromatycznym noszą nazwę halogenków arylów, np. o-chlorotoluen bromobenzen m-dichlorobenzen Metody otrzymywania chlorowcopochodnych 1. Chlorowcowanie alkanów (metoda znajduje zastosowanie tylko wtedy, gdy produktem może być mieszanina związków), np. podobny przebieg ma reakcja otrzymywania tetrafluoroetylenu – monomeru do syntezy teflonu W pewnych przypadkach stosuje się Br2 lub Cl2 w obecności ciepła lub światło, np. R-H —8> R-X +HX CH; CH; CH,—U-CH, „EBASNE,, CH;—Ć—CH;CI H 3 H; Neopentane Neopentyl chloride (O) Bra, refux, light (O)eHaBr Toluene Benzyl bromide 2. Addycja halogenowodorów do alkenów 3. Addycja halogenów do alkenów i alkinów Metodę tę wykorzystuje się do otrzymywania chlorku winylu – surowca do produkcji PCV 4. Wymiana grupy –OH w alkoholach Przykłady substytucji nukleofilowej 1. R-X + :OH-R-OH + :X- alkohol 2. R-X + H2O R-OH + HX alkohol 3. R-X + NH3R-NH2 + HX amina 1o 4. R-X + NH2R’ R-NHR’ + HX amina 2o 5. R-X + NHR’R”  R-NR’R” + HX amina 3o 6. R-X + CN-R-CN + X- nitryl 7. R-X + HS-R-SH + X- tiol 8. R-X + :SR R-SR’ + X- sulfid (tioeter) 9. R-X + :OR’ R-OR’ + X- eter (r-cja Williamsona) 10. R-X + R’COO-R-COOR’ + X- ester 11. R-X + ArH + AlCl3ArR alkilobenzen (r-cja Friedla-Craftsa) 12. R-X + AgNO2RNO2 + AgX nitrozwiązek (r-cja Meyera) Mechanizm reakcji substytucji nukleofilowej Reakcja substytucji nukleofilowej przebiega według dwóch różnych mechanizmów. Porównanie kinetyki reakcji bromku alkilu z wodorotlenkiem sodowym i bromku tert-alkilu z wodorotlenkiem sodowym. (1) CH3Br + OH- CH3OH + Br- Przy założeniu, że reakcja jest wynikiem zderzenia między OH- i cząsteczką CH3Br, to jej szybkość powinna zależeć od stężenia obydwu substratów. Stwierdzono eksperymentalnie, że w przypadku reakcji (1), tak jest istotnie szybkość reakcji = k [CH3Br] [OH-] współczynnik k nosi nazwę stałej szybkości reakcji Reakcja bromku metylu z OH- przebiega według kinetyki II rzędu, ponieważ szybkość reakcji zależy od stężeń obu substratów Szybkość reakcji = częstotliwość zderzeń x czynnik energetyczny x współczynnik prawdopodobieństwa (2) bromek tert-butylu + OH- Eksperymentalnie stwierdzono, że zmniejszenie lub zwiększenie [OH-] nie wpływa na zmianę szybkości reakcji, co oznacza, że szybkość reakcji jest niezależna od stężenia jonów OH-. Szybkość reakcji bromku tert-butylu z OH- zależy tylko od [(CH3)3CBr] szybkość reakcji = k [RBr] RBr – oznacza 3o bromek Reakcja bromku tert-butylu z OH- przebiega według kinetyki I rzędu, bo jej szybkość zależy tylko od stężenia bromku tert-butylu Wpływ struktury substratu na przebieg reakcji substytucji nukleofilowej Różnice między szybkościami dwóch reakcji SN2 są wywołane głównie przez czynniki steryczne. Im większe podstawniki przy atomie C, tym trudniej zachodzi r- cja SN2. Szereg reaktywności halogenków RX w reakcjach SN2: CH3X > 1o > 2o > 3o W miarę zastępowania atomów H większymi od nich grupami metylowymi wzrasta stłoczenie wokół atomu C Reakcja SN1. Mechanizm i stereochemia Reakcja ta zachodzi według kinetyki I rzędu. Szybkość tej reakcji nie zależy od [OH-] co oznacza, że w reakcji nie uczestniczą jony OH-. Obserwacje przebiegu reakcji są zgodne z przyjętym mechanizmem SN1 Reakcja SN2 a reakcja SN1 Szereg reaktywności halogenków alkilów w reakcjach SN1 jest taki sam jak szereg trwałości karbokationów, tj.: halogenek allilu >3o>2o>1o>CH3X Oznacza to, że na szybkość reakcji SN1 wpływają efekty elektronowe, czyli skłonność podstawników do oddawania lub wyciągania elektronów. wzrasta udział SN2 ----------------------------- RX = CH3X > 1o > 2o > 3o ------------------------------------------------- wzrasta udział SN1 Mechanizm reakcji E2 obejmuje 1 etap, w którym równocześnie zasada odrywa proton od atomu C i jednocześnie w efekcie solwatacji przez polarne cząsteczki rozpuszczalnika zostaje oderwany jon halogenkowy. Reakcja E2 O kierunku eliminacji z substratu R-X, z których mogą powstać węglowodory nienasycone, różniące się położeniem wiązania podwójnego, decyduje termodynamiczna trwałość produktów, która w sposób makroskopowy opisuje regułą Zajcewa: W trakcie eliminacji E1 i E2 uprzywilejowane jest powstawanie węglowodoru zawierającego więcej grup alkilowych przy podwójnym wiązaniu. Mechanizmy reakcji E1 i E2 zostały podobnie jak SN1 i SN2 potwierdzone badaniami stereochemicznymi Halogenki arylów Są związkami zawierającymi atom halogenu bezpośrednio przyłączony do pierścienai aromatycznego. Nie ulegają substytucji nukleofilowej. Otrzymywanie z soli diazoniowych halogenowanie pierścienia aromatycznego 1o substytucja elektrofilowa w pierścieniu aromatycznym – zasadniczy typ reakcji jakim ulegają halogenki arylu 2o substytucja nukleofilowa w pierścieniu aromatycznym Wobec takich reagentów nukleofilowych jak: OH-, OR-, NH3, CN-, halogenki arylów wykazują bardzo małą reaktywność, np. chlorobenzen można przeprowadzićw fenol dopiero w temp. wyższej niż 300oC. 1. chlorobenzen fenol Jednak obecność pewnych grup w pierścieniu znacznie uaktywnia atom halogenu w reakcjach substytucji nukleofilowej. Przykłądem takiej grupy jest –NO2. W miarę zwiększania się liczby grup nitrowych w położeniach o- i p-, reaktywność atomu chlorowca rośnie. Reakcje naftalenu utlenianie redukcja Są to dobre rozpuszczalniki. Substytucja elektrofilowa Nitrowanie prowadzi wyłącznie do α-nitronaftalenu tetralina dekalina Halogenowanie Bra, Cla, refiuk CCI;, refiux No Larisa "No Lewis acid o „DQ a-Bromonaphthalene (75% »ield ) Sulfonowanie SO:;H = I-Naphthalenesulfonic acid «-Naphthalenesulfonic acid jeone. H;SO,, 1607 Naphthalene | * Sone. H2804, 160 SO;H 2-Naphthalenesulfonic acid B-Naphthalenesulfonic acid Acylowanie metodą Friedla - Craftsa CH;COGI. AICH Naphthalene COCH; zolremt: CeHuGI, 1-Acetonaphthalene 1-Naphthyl methyl ketone (93% yield) polremi: CeHsNO; OO" 2-Acetonaphthalene 2-Naphthyl methyl ketone (90% yield)