Reacţii de alchilare

Reacțiile de alchilare sunt reacțiile prin care un atom de hidrogen, legat de un atom de carbon dintr-un nucleu aromatic sau de un atom de nemetal din unele grupe funcționale, este înlocuit cu un radical alchil.

Alchilarea oferă foarte multe posibilități, într-o cât practic e o reacție prin care se formează legături carbon-carbon,

permitând astfel adăugarea unor noi catene de carbon la o moleculă.

Trept agenți de alchilare, putem utiliza compuși halogenați în care atomul de halogen e legat de un atom de carbon satural, alchene inferioare, oxid de etenă și nu numai.

Să ne reamintim că alchilarea renelor, care se mai numește și reacție Friedel-Crafts, constă în reacția renelor cu un compuș halogenat, catalizată de clorura de aluminiu anhidră.

Astfel, prin alchilarea benzenului cu clorometal în prezență de clorură de aluminiu anhidră, obținem toluen.

Față de compușii halogenați, alchinele inferioare sunt mai ușor accesibile pentru procedeele industriale, motiv pentru care se preferă alchilarea renelor cu alchine.

Reacția are loc dacă în mediul de reacție există și mici cantități de acid.

Pe exemplu, prin reacția dintre benzen și propenă, obținem izopropil benzen.

Izopropil benzenul, care uzoar se mai numește și cumen, se folosește la sinteza fenolului și acetonei, iar prin dehidrogenarea lui se formează alfametilstirenul,

care alături de stiren reprezintă materii prime importante în industria maselor plastice și a cauciucului sintetic.

O altă reacție importantă de alchilare este alchilarea aminelor.

Să ne reamintim că în reacția cu derivatii halogenații ai alchililor primari sau ai alchililor secundari,

atomii de hidrogen din grupa amino sunt substituiți cu radicale alchil, iar o nouă legătură covalentă, carbon-azot, este formată.

Reacția poate fi o metodă de obținere a aminelor secundare și terțiare, care conține în moleculă fie radicale identici, fie radicale diferiți.

În primul exemplu am obținut o amină secundară cu radicale identici, și anume dimetilamina,

iar în al dolea exemplu am obținut o amină terțiară cu radicale diferiți, și anume n-etil-n-metilanilina.

Intermediar se obțin halogenuri de alchilamoniu, care în prezență a aminei în exces cedează proton, generând amina alchilată.

O altă categorie importantă de reacții de alchilare o reprezintă alchilările cu oxid de etenă.

Printre cele mai comune reacții de înlocuire a hidrogenului sunt reacțiile de alchilare a aminelor și alcolilor cu oxid de etenă.

Oxidul de etenă se poate obține prin oxidarea etenei cu oxigen, la temperaturi indicate între 250 și 400 de grade Celsius în prezență a argintului drept catalizator.

Legătura carbon-oxigen din oxidul de etenă este foarte reactivă.

Ea se desface ușor sub influența unui număr mare de reactanți, precum apa, amoniacul, alcoolii, fenolii sau aminele.

De aceea, oxidul de etenă e utilizat ca gen de alchilare al înuri substanțe care conțin un atom de hidrogen activ.

În acest fel se formează în noi legături carbon-oxigen sau carbon-azot.

Prin reacția de alchilare cu oxid de etenă, în molecula compusului organic se introduce grupa etoxii, astfel că reacția se mai numește și reacție detoxilare.

Dacă se introduc mai multe grupe etoxii, reacția se numește reacție de polietoxilare.

Haideți să vedem ce se întâmplă prin reacția de alchilare a amoniacului și a aminelor cu oxidul de etenă.

Oxidul de etenă reacționează foarte ușor cu amoniacul.

Din reacția lui cu o soluție apoasă de amoniac, obținem un amestec de monoetanol-amină, dietanol-amină și trietanol-amină.

Compoziția acestui amestec de reacție depinde de raportul molar de etenă și amoniac.

La un exces de amoniac, obținem în cantitate mai mare monoetanol-amină.

Dintre cei trei produs de reacție, trietanol-amină este cel mai folosit la scală industrială, în special pentru îndepărtarea dioxidului de carbol și a hidrogenului sulfurat din gazele industriale.

Etoxilarea anilinei în mediul bazic conduce și ea la un amestec de compus etoxilat și dietoxilat.

Dacă lucrăm cu exces de oxide etenă, obținem în proporție mai mare compusul dietoxilat.

Ultima reacție de alchilare este alchilare alcolilor cu oxide etenă, prin etoxilare a alcolilor inferiori.

Obținem monoeterii.

Așadar, prin reacția dintre oxide etenă și etanol, obținem un monoeter al glicolului, care se numește tehnic celosolvi.

Sau cu un exces de oxide etenă și etanol, obținem monoeterii ai dietilei în glicolului, care se numesc tehnic carbitoli.

Celosolvii și carbitolii sunt solventi foarte buni, fiind folosiți în industria de lacuri și vopsele, în industria textilă și chiar în cosmetică.

Să vedem acum și ce se întâmplă prin reacția dintre oxidul dietenă și alcolii superiori.

Numit și alcol graș.

Prin acțiunea oxidului dietenă asupra alcolilor grași, se obțin produși polietoxilați, deci are loc o reacție de polietoxilare.

În funcție de raportul molar dintre oxidul dietenă și alcolul graș, obținem produși de reacție cu diferite grade de etoxilați.

Am obținut astfel un alcool polietoxilat, sau un hidroxipolieter.

Moleculele alcoolilor grași polietoxilați conțin două grupe cu afinități diferite față de apă,

și anume o grupă hidrofobă, care respinge apa, și o grupă hidrofilă, iubitoare de apă.

De aceea, aceste molecule sunt agenți tensioactivi de suprafață, făcând asel parte din categoria detergenților neionici.