Презентация Процессы алкилирования онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Процессы алкилирования абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 29 слайдов. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Химия » Процессы алкилирования
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:29 слайдов
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:393.53 kB
- Просмотров:127
- Скачиваний:3
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
![ПРОЦЕССЫ АЛКИЛИРОВАНИЯ](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img0.jpg)
Содержание слайда: ПРОЦЕССЫ АЛКИЛИРОВАНИЯ
Алкилированием называются процессы замещения атома водорода или металла в молекуле субстрата на алкил. Обычно различают С-, N- и О-алкилирование. Если в молекулу вводится арил, реакция называется арилированием.
Алкилирующими агентами являются, главным образом, галогенпроизводные, непредельные соединения, спирты, простые эфиры и эфиры серной и сульфокислот.
Процессы алкилирования используют для построения углеродного скелета молекулы, а также временной защиты функциональных групп (чаще всего гидроксильной или аминогрупп). Имеют большое значение в химическом синтезе лекарственных веществ и витаминов.
Реакции С-, N- и О-алкилирования аренов и алифатических соединений отличаются. Единого механизма алкилирования, нет.
№2 слайд
![Алкилирование аренов по](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img1.jpg)
Содержание слайда: Алкилирование аренов по Фриделю-Крафтсу
Часто встречается в промышленности, но используется только для алкилирования активированных аренов; фенолы и амины в ряде случаев затрудняют реакцию.
Механизм – обратимое SE.
Реакционная способность субстрата определяется устойчивостью -комплекса, существование которого доказано экспериментально. Электронодонорные заместители в ядре, ускоряют реакцию, а электроноакцепторные — затрудняют реакцию.
В кинетической области скорость реакции можно рассчитать по уравнению, в котором учитывается строение субстрата (k), концентрации реагирующих веществ и функция катализатора () :
№3 слайд
![Направление реакции](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img2.jpg)
Содержание слайда: Направление реакции
Во-первых, определяется устойчивостью s-комплекса (кинетический контроль) и выполняются правила ориентации (в мягких условиях).
Во-вторых, в связи с обратимостью реакции, направление определяется устойчивостью конечных продуктов (термодинамический контроль), что часто приводит к получению метазамещенных продуктов (в более жестких условиях – температура, катализатор, время).
Например, при метилировании толуола метилхлоридом при 0 °С образуется 27 % м-ксилола, при 55 °C— 87 %, а при 106 °С — 98 %.
№4 слайд
![Катализаторы процессов](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img3.jpg)
Содержание слайда: Катализаторы процессов алкилирования
Протонные кислоты – при алкилировании спиртами и алкенами. Активность падает в ряду HF > H2SO4 > H3PO4.
Апротонные кислоты (кислоты Льюиса) при алкилировании алкилгалогенидами и алкенами. Их активность уменьшается в ряд: AlBr3 > AlCl3 > FeCl3 > BF3 > TiCl3 > ZnCl2 > TiCl4.
Оксиды металлов и бора, активированные борной кислотой, трифторидом бора и фтором. Наиболее активные амфотерные оксиды (Al2O3, Cr2O3 и др.).
Цеолиты имеют общую формулу M2/nО.Al2O3.xSiO2.yH2O, где М — металл. Их активность можно менять, изменяя объем пор от 0,2 до 1,0 нм введением катионов Li+, Na+, K+, Ca2+ и других методом ионного обмена; алюмосиликатный состав хSiO2:Al2O3, где х ≈ 36; чем больше величина х, тем активнее цеолит.
Катиониты полистирольные полимеры, содержащие –SO3H, –COOH, –PO(OH)2 и другие группы.
№5 слайд
![Особенности катализа](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img4.jpg)
Содержание слайда: Особенности катализа
Активность катализатора зависит от строения субстрата, природы алкилирующего агента и условий реакции. Так, BF3 активен при алкилировании спиртами, алкенами, фторпроизводными, но другими алкилгалогенидами его активность мала.
Твердофазный предпочтительнее жидкофазного катализа, т. к. упрощается технология (отделение и регенерация катализатора); уменьшаются затраты на подготовку сырья, промывку массы и нейтрализацию кислых вод; уменьшается коррозия оборудования и т.д.
В случае апротонных кислот, выбор того или иного вида катализа зависит от растворителя и свойств кислоты Льюиса. При наличии двух жидких фаз реакция, в основном, проходит в кислотно-солевом слое.
При алкилировании спиртами количество кислоты Льюиса должно быть не менее эквимолярного, так как образующаяся в результате реакции вода дезактивирует его.
№7 слайд
![Основные недостатки метода](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img6.jpg)
Содержание слайда: Основные недостатки метода
3.Изомеризация продукта - связана с обратимостью процесса и образованием более устойчивых веществ. Например, при нагревании п-ксилола с HCl и AlCl3, протон, выступая в качестве электрофила, атакует п-положение субстрата и вытесняет карбокатион. Продуктами взаимодействия нового электрофила (СН3+) с толуолом являются о-, м- и п-ксилолы, которые вновь подвергаются атаке протона и т.д. При этом большая часть углеводорода превращается в термодинамически более устойчивый м-ксилол, в котором метильные группы в наименьшей степени вытесняются протоном:
№9 слайд
![Алкилирование аренов](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img8.jpg)
Содержание слайда: Алкилирование аренов алкилгалогенидами
Проводится в безводном инертном растворителе (нитробензоле) или в избытке субстрата в присутствии кислот Льюиса;
Активность алкилгалогенидов увеличивается от первичных к третичным, но зависит и от катализатора.
Кислота Льюиса определяет: а)строение и полярность электрофильной частицы (поляризованный комплекс, ионная пара или карбокатион); б) скорость реакции, состав продуктов реакции и возможность изомеризации алкилгалогенида и продукта реакции.
№13 слайд
![Алкилирование аренов спиртами](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img12.jpg)
Содержание слайда: Алкилирование аренов спиртами
Применяют редко, и ведут в жидкой и паровой фазе в присутствии H2SO4, H3PO4, AlCl3 и др.
Реакционная способность спиртов в этих реакциях увеличивается от первичных к третичным.
Электрофильные частицы катионы и соли оксония.
Спирты можно заменить их сложными эфирами.
№15 слайд
![Механизм и реагенты](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img14.jpg)
Содержание слайда: Механизм и реагенты С-алкилирования алифатических субстратов
Механизм алкилирования можно рассматривать как электрофильное замещение, но чаще относят к SN2 (значительно реже SN1) и AN в алкилирующем агенте.
Алкилирующие агенты - алкилгалогениды, непредельные соединения и диметилсульфат.
№16 слайд
![N-Алкилирование арилирование](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img15.jpg)
Содержание слайда: N-Алкилирование (арилирование) галогенидами (механизмы SN2, SNAr и др.)
Выделяется галогеноводород, что затрудняет реакцию, поэтому в реакционную массу добавляют вещества, связывающие кислоту (амин, карбонаты или щелочь).
Нуклеофильность субстрата и его активность увеличивается от сульфамида до третичного амина (как и его pKa):
–SO2NH2 < –CONH2 < ArNH2 < C5H5N < NH3 < RNH2 < R2NH < R3N
Амиды кислот, нуклеофильность которых очень низкая, алкилируются трудно, но зато селективно, что позволяет синтезировать чистые первичные и вторичные амины.
№17 слайд
![Особенность алкилирования](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img16.jpg)
Содержание слайда: Особенность алкилирования алифатических и ароматических аминов галогенидами
Алифатические амины и аммиак алкилируются легко, но процесс сопровождается полиалкилированием. Ароматические - реагируют труднее, но селективнее.
Активность вторичного жирноароматического амина выше, чем ариламина, но не настолько, как в алифатическом ряду. Поэтому используя низкие температуры, избыток субстрата и другие приемы, можно получать смешанные аминосоединения с высоким выходом:
№18 слайд
![Активность галогенидов в](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img17.jpg)
Содержание слайда: Активность галогенидов в реакциях с аминами
Алкилгалогенидов: первичные аллильные, бензильные >> метильные > первичные > вторичные (SN2).
Активированные арилгалогениды (SNAr) >> неактивированные (SNЕА)
В случае полигалогенида можно избирательно заместить более хорошо уходящий или более активный галоген:
№19 слайд
![N-Алкилирование](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img18.jpg)
Содержание слайда: N-Алкилирование галогеноспиртами и эпоксисоединениями
Применяется в синтезе противоопухолевых препаратов, для введения этанольного остатка в аминогруппу. При использовании этиленхлоргидрина наряду с N- идет и О-алкилирование, поэтому часто используют окись этилена в атмосфере азота, т.к. смесь окиси этилена с воздухом взрывается.
№20 слайд
![N-Алкилирование](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img19.jpg)
Содержание слайда: N-Алкилирование диметилсульфатом (SN2)
В воде при низкой температуре используется одна метильная группа. При ~ 100 °С в щелочной среде – обе.
Достоинства диметилсульфата - высокая активность, относительная дешевизна, возможность проводить реакцию при нагревании и атмосферном давлении.
Недостаток - высокая токсичность.
Можно заменить метиловыми эфирами аренсульфокислот, которые имеют достоинства диметилсульфата, но менее токсичны,
№22 слайд
![N-Алкилирование спиртами и](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img21.jpg)
Содержание слайда: N-Алкилирование спиртами и эфирами
Обычно алкилируют ароматические амины по SN1- и SN2 механизму избытком спирта:
В жидкой фазе – используют минеральные кислоты, давление выше 3 МПа, 180—220 °С, время до 10 часов. Кислота (лучше HBr, но H2SO4 и HCl дешевле) протонирует спирт и образует хорошо уходящую группу.
В паровой фазе - 300—400 °С в присутствии Al2O3.
N-Алкилирование простыми эфирами осуществляют в газовой фазе пропуская смесь паров амина и эфира при 250—350 °С через слой Al2O3. Практический интерес представляет реакция анилина с метиловым эфиром, который является побочным продуктом в производстве метилового спирта:
№23 слайд
![Синтез аминов по](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img22.jpg)
Содержание слайда: Синтез аминов по Эшвайлеру-Кларку
Достоинства: выход до 100 %, можно метилировать многие амины при температурах около 100 °С.
Недостатки: длительный (до 10—15 ч), «дорогой», агрессивная среда и токсичные вещества, ограничения для ароматических аминов.
Используется тогда, когда другие способы не дают хороших результатов.
№26 слайд
![С-Гидроксиметилирование](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img25.jpg)
Содержание слайда: С-Гидроксиметилирование аренов
SE-реакция,
используются активированные арены и формальдегид,
возможен кислотный и основной катализ,
В результате кислотного катализа формальдегид протонируется, образуя активную электрофильную частицу, которая атакует арен и замещает протон. В присутствии щелочи образуется фенолят ион, реакционная способность значительно выше фенола:
№28 слайд
![Реакция галогенметилирования](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img27.jpg)
Содержание слайда: Реакция галогенметилирования
Для получения бензилгалогенидов из аренов.
Реагенты: формальдегид, галогеноводород и катализатор.
При пропускании хлористого водорода через смесь арена и формалина в присутствии хлорида цинка при температурах не более 50—60 °С образуются производные хлористого бензила (последовательно реализуются электрофильное и нуклеофильное замещение).
Получение хлористого бензила этим методом безопаснее и экологичнее хлорирования толуола. В готовом продукте отсутствуют примеси веществ, содержащих атом хлора в ароматическом ядре.
№29 слайд
![С-, N-, O-Аминометилирование](/documents_6/975a4ea294abaa49914e2f4f0a1220a5/img28.jpg)
Содержание слайда: С-, N-, O-Аминометилирование алифатических и ароматических соединений (реакция Манниха)
Однородный продукт образуется лишь при использовании формальдегида и вторичных аминов.
С-Аминоалкилирование аренов идет лишь с активированными соединениям, например, с фенолом.
С-Аминоалкилирование алифатических соединений идет при наличии С–Н-кислотности субстрата (кетонов, производных ацетилена).
О-, N-Аминоалкилирование проходит при использовании в реакции Манниха спиртов и аминов
Скачать все slide презентации Процессы алкилирования одним архивом:
Похожие презентации
-
Изменения в составе ядра атома Задачи урока: Познакомиться с понятием «ядерные процессы», «изотопы» Развить понятие «Химически
-
АКТИВІЗАЦІЯ ТВОРЧОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ У ПРОЦЕСІ СТВОРЕННЯ І ВИКОРИСТАННЯ ПРОЕКТІВ У POWER POINT НА УРОКАХ ХІМІЇ
-
Актуальность Все химические процессы, протекающие в живых организмах, контролируются ферментами. Поэтому они играют в
-
Внедрение исследовательского принципа в процессе обучения химии
-
Биосинтез белков в живой клетке Продолжить формирование знаний об основных процессах метаболизма; охарактеризовать два этапа би
-
ХІМІЯ ТА ЕКОЛОГІЯ ПЛАНЕТАРНА РОЛЬ ХІМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ Смерека Б. А. ЛЗШ 43
-
Биохимия наука о химическом составе живой материи и о химических процессах, происходящих в живых организмах и лежащих в основе их
-
Учебно-познавательный проект на тему: «Физико-химические процессы, происходящие при выпечке и хранении хлеба и хлебобулочных изде
-
Учебно-познавательный проект на тему: «Физико-химические процессы, происходящие при изготовлении теста». Работу выполнил студен
-
Физический процесс и химическая реакция.