Теоретические основы процесса алкилирования

Алкилирование — это процесс введения алкильных групп в молекулы органических и некоторых неорганических веществ. Реакции алкилирования имеют очень большое практическое значение для синтеза алкилароматических соединений, изопарафинов, меркаптанов, сульфидов, аминов, простых эфиров и т. д. Алкилирование ароматических соединений используют в промышленности для получения важных промежуточных продуктов нефтехимического синтеза, которые, в свою очередь, используются для получения мономеров, присадок к маслам, компонентов моторных топлив, поверхностно-активных веществ и т. д.

алкилирующий катализатор реакция.

Алкилирующие агенты и катализаторы

В основе процесса алкилирования лежит реакция электрофильного замещения протона водорода на алкильную группу. Такую реакцию можно провести, используя различные алкилирующие агенты, которые можно разделить на три группы:

• а) Непредельные углеводороды.
• б) Хлорпроизводные углеводородов,
• в) Спирты и эфиры.

Олефины (этилен, пропилен и т. д.) имеют первостепенное значение в качестве алкилирующих агентов. Ввиду относительной дешевизны ими стараются пользоваться во всех случаях, где это возможно. Главное применение они нашли для С-алкилирования парафинов и ароматических соединений.

Алкилирование олефинами в большинстве случаев протекает по ионному механизму через промежуточное образование карбокатионов и катализируется протонными и апротонными кислотами. Реакционная способность олефинов в реакциях такого типа определяется их способностью образовывать карбокатион:

RCH = СН2 + Н+ > RC+H — СН3.

Поэтому удлинение и разветвление цепи углеродных атомов в олефине значительно повышает его способность к алкилированию:

СН2 = СН2 < СН3 — СН = СН2 < (СН3)2С = СН2.

В ряде случаев алкилирование олефинами может протекать по радикальному механизму. Здесь промежуточными активными частицам" являются свободные радикалы, образованию которых способствует присутствие инициаторов радикально-цепных реакций: органические перекиси, динитрил азобисизомасляной кислоты, ультрафиолетовые лучи.

Хлорпроизводные углеводородов являются алкнлирующими агентами наиболее широкого диапазона действия. Они пригодны для алкилирования по атомам углерода, кислорода, серы, азота, а также для синтеза большинства элементои металлоорганических соединений. Применение хлорпроизводных рационально для тех процессов, в которых их невозможно заменить или когда использование хлорпроизводных дешевле, чем использование олефинов. Алкилирующее действие хлорпроизводных проявляется в трех различных типах взаимодействия: электрофильном замещении, нуклеофнльном замещении и в свободно-радикальных процессах. Механизм электрофильного замещения характерен главным образом для алкилирования по атому углерода, но, в отличие от олефинов, реакции катализируются только апротонными кислотами:

RC1 + AICI3>Rд+C1 — A1д-C13 — R+ + A1C14.

Реакционная способность алкилхлоридов зависит от поляризации связи С-С1 или от стабильности карбокатионов и повышается при удлинении и разветвлении алкильной группы:

С2Н5С1 < (СН3)2СНС1 < (СН3)3СС1.

Алкилирование спиртами и эфирами нашло менее широкое применение. Спирты могут использоваться для алкилирования по атомам кислорода и азота. Катализаторами в этом случае являются протонные кислоты.