المناهج

تفاعل فريدل كرافتس

يطلق على تفاعل الاقتران العضوي الذي يستبدل عطري كهربائي لتوصيل عدد من البدائل بحلقات عطرية ، ولكن هناك تفاعلان رئيسين من فريدل كرافتس هما تفاعل السيولة والألكلة وتم عمل تطوير لردود الفعل المتعلقة بهما منذ عام 1877 م على يد الكيميائي الأمريكي جيمس كرافت وتشارلز فريدل الفرنسي K كما يوجد هناك تفاعلات من فريدل كرافتس والتي خضع له البنزين.

فريدل كرافتس ألكاليشن

حيث يكون ذلك عند حدوث تفاعلين متضمنين استبدال الذرة الهيدروجينية المتصلة بداية بحلقة عطرية وبالآلة الكهربائية وكالعادة ما يستخدم ثلاثي كلوريد الألومنيوم من العوامل المحفزة في تفاعلات فريدل كرافتس ، AlCl3 من خلال عمله كحمض لويس ويعمل مع الهالوجينات ويقوم بتوليد إلكتروفيل في العملية.

حيث يشير فريد ألكلة فريدل كرافتس استبدال البروتين عطري بمجموعة ألكيل من خلال الهجوم الكهربائي  carbocation ، على حلقة عطرية من خلال المساعدة التي يقدمها له ألكلة فريدل كرافتس ويقوم بأحد طرق توليد ألكيل بنزين ، من خلال استخدام هاليدات الألكيل كنوع من المواد التفاعلية.

ويتم إستخدام محفز الحمضي لويس من خلال التفاعل عند تكوين كربوك عن طريق تسهيل وإزالة الهاليد مما يخضع الكربوهول الناتج عنه لإعادة ترتيب قبل متابعة الألكلة الية.

آلية تفاعل فريدل كرافتس

  • الخطوة الأولى : من خلال خضوعه كرد فعل مع Alcl3 وحمض لويس المحفز هاليد ألكيل ويترتب عنه تكوين كاتيون إلكتروني كربوني.
  • الخطوة الثانية : من خلال مهاجمة الكربوك للحلقة العطرية ، ويشكل كاتيونات سداسية الهكسانيل وسيطة ، ويتم فقدان عطرية ارين في صورة مؤقتة ويرجع ذلك بسبب الرابطة المزدوجة بين الكربون .
  • والخطوة الثالثة : من خلال فصل الوسيطة مما يؤدي لإصلاح الرابط المزدوج بين كربون كربون واستعادة عطرية للمركب مما يؤدي الاستمرار منه في تشكيل حمض هيدروكلوريك Alcl3  والتجديد المحفز وهناك عدد من التوضيحات التي تبين آلية تفاعل الألكلة فريدل.

حدود تفاعل فريدل كرافتس

  • من خلال القيود يتم تشكيل ألكلة فريدل كرافتس من خلال ما تم تشكيله من الأريل وجميع هاليدات الفينيل المذكورة تكون غير مستقرة بشكل كبير ، مما لا يساعد على استخدامها في التفاعل .
  • من النتائج التي تترتب عند وجود المجموعة المعطلة من NH2 التي تتمثل في الحلقة العطرية التي تعمل على تعطيل محفز الناتج عن تكوين مجمعات .
  • ومن الجائز استخدام ما يفيض من المركب العطري عند حدوث هذه التفاعلات مما يؤدي لتجنب حدوث الألكة المتعددة واضافة مجموعة ألكيل المركب العطري ، كما لا يمكن مشاركة مركبات عطرية التي تكون ذات تفاعل أقل من أحادي الهالو بينزينات لتفاعل الألكلة فريدل كرافتس ، ولكن لابد أن تتم ملاحظة بأن هذا التفاعل يكون عرضة من خلال إعادة الترتيب الكربوهيدرات مثل أي فعل يمكن أن يحدث ويتضمن على carbocations  .

تفاعل فريدل كرافتس

حيث يتضمن تفاعل أسيليد فريدل كرافتس إضافة مجموعة للحلقة العطرية من الأسيل وذلك بواسطة محفز R.CO.CI واستخدام حمض كلوريد في التفاعل لأستيل فريدل AlCl3  حمض لويس ، ومن الأمثلة في ذلك كرافتس وتحول فيه الحلقة العطرية لكيتون ، من خلال وضوح التفاعل بين كلوريد الأسيل والبنزين كما يمكن دخول حمض أنهيدريد بديلا لهاليد اسيل لأكيولات فريدل كرافتس .

كما يشكل الهالوجين التابع لهاليد أسيل المعقد مع لويس الحمض ، ومن الممكن أن يولد من خلاله الأيون والأسيليوم العالي من الإلكتروفيل والذي قد يتضمن على RCO من الصيغة العامة للألية .

طرق تكوين فريدل كرافتس

حيث يمكن تشكيل فريدل كرافتس من خلال الخطوات الآتية

  1. من خلال تأثير التفاعل بين محفز هاليد أسيل وحمض لويس يشكل المركب ، ومن الممكن أن يفقد الهاليد أيل هاليد الأيون ويتشكل من ذلك أيون أسيليوم وقد يستقر في الرنين.
  2. من خلال تنفيذ الهجوم الخاص ب +Rco  ويستمر أيون الأسيليوم الكهربائي من الحلقة العطرية ، وقد تفقد حلقة عطرية عند تكوين مركب مؤقت .
  3. عند تشكيل مجمع متوسط خالي من أي روائح ومن خلاله يمكن اعادة العطر للحلقة ، وقد ترتبط أيونات الكلوريد حمض لويس مركب مع البروتون ويتشكل من خلاله حمض الهيدروكلوريك AlCl3 ، وقد يتم اعادة توليد المحفز .
  4. يتمكن المحفز المعاد توليده من مهاجمة أكسجين كربونيل ولابد من تحرير منتج كيتون ، عن طريق إضافة الماء للمنتجات في الخطوة السابقة وهناك عدد من التوضيحات التي يظهر من خلالها التفاعل ، ويترتب عنها المنتج الخاص بالبنزين أسيلي والذي يتم الاحتياج له بصورة كبيرة عند تفاعل أسيليد فريدل الكرافتس .

التغلب على محددات التفاعل

هناك بعض القيود التي قد تواجهك عند تفاعل الألكة ويمكن التغلب عليها مثل كيفية ترتيب الألكة والكربوكيل الا أنه تفاعل أسيليد كرافت فريدل قد يشوبه بعض القصور

  1. من خلال رد فعل أسيليشن قد يتم إنتاج كيتونات من خلال تحلل H C O CI من خلال التعرض لكلوريد فورميل ، وعدد من الظروف التي تحيط به CO . HCI .
  2. لا يستطيع المركب العطري المشاركة في هذا التفاعل خاصة عند وجود تفاعل أحادي البنزين ، كم لا يمكن إستخدام الأمينات أريل ضمن هذا التفاعل ، بسبب أنها قد تشكل معقدات غير قابلة للتفاعل بشكل فعال لمحفز حمض لويس .

والجدير بالذكر بأنه قد تحدث أسيولة على ذرات من النيتروجين أو أوكسجين وذلك عند استخدام الكحول أو الأمين ومن الممكن ملاحظة الآليات والتفاصيل ، ومعرفة جميع ردود الفعل لجميع تفاعلات فريدل كرافتس بصورة بسيطة ، كما يمكن معرفة عدد من التفاعلات الكيميائية العضوية .

تجربة عملية لتفاعل ألكايل بنزين

يقوم هذا التفاعل من خلال استبدال ذرة الهيدروجين بعدد من مجموعة الكايل، وسنقوم بمعالجة البنزين بصورة كاملة بألكايل هاليد ، مع وجود حمض لويس وعمله كحافز ومن الحوافز FeCl3  AlCl3 FeBr3، ويقوم الحافز بشكل فعال بتحرير كربوكاتيون أيون الكربونيوم الألكتروفيل نشط من خلال استقطاب رابطة ألكايل هاليد C. X، ولكن هذه الفعالية للأكيل هاليد متوقفة على نوعها   .

ولكن هناك حالات يترتب على تفاعل ألكليل بنزين تكوين عدد من النواتج ذات الهيكل الكربوني المعدل مثال فعند تواجد ألكلة بنزين ببرومايد الكلوريد مع وجود AlCL3  ويتمكن من خلال ذلك بإنتاج ايزوبروبيل بنزين بدلا من تكوين البروبايل بنزين .

ويكون عند ألكليل بنزين بنيوبنتايل الكلوريد قد يتم إنتاج 2 فينيل بيوتان و2 ميثيل بدلا من تشكيل 2 داي ميثيل بروبان و 1 فينيل ، كما يمكن أن تقبل الكربوكاتيون التعديل من خلال قابليته للتحول من كربوكاتيونات أولية لثانوية أو ثالثية ويكون الكربوكاتيون الثالثي كبير من الأولى.

كما يمكن الكلة بنزين استخدام ألكينات وكحولات مع وجود حامض فوسقوريك وكبريتيك ، من العوامل المحفزة وتتم هذه التفاعلات بصورة ميكانيكية.

السابق
ما هو تفاعل كانيزارو
التالي
حل كيمياء 3 الفصل الثالث سرعة التفاعلات الكيميائية مقررات