2. При алкилировании бензола этиленом в качестве побочного продукта образуется толуол, а при алкилирование бензола пропиленом — этилбензол и толуол. Какие реакции приводят к получению этих соединений?

Алкилированнием бензола этиленом (ОАО «Нижнекамскнефтехим») получают этилбензол: C₆H₆ + CH₂=CH₂ → C₆H₅CH₂CH₃.

Протонирование этилена приводит к образованию этильного катиона:

СН₂=СН₂ + Н⁺ → СН₃-СН₂⁺ .

Образовавшийся этильный катион далее вступает с бензолом в реакцию электрофильного ароматического замещения.

В качестве побочного продукта в реакции алкилирования бензола этиленом образуется толуол. Образование толуола связано с тем, что в ходе реакции протекает побочный процесс – протонирование простой углерод-углеродной связи в этильном фрагменте этилбензола:

Н а ОАО «Казаньоргсинтез» алкилированием бензола пропиленом получают изопропилбензол (кумол): С₆Н₆ + СН₃-СН=СН₂ → С₆Н₅СН(СН₃)_2.

Билет 18

1. В промышленной органической химии в качестве катализаторов при каталитическом крекинге используются твердые кислоты, которые в минимальной степени способны взаимодействовать со стенками аппаратуры.

Использование твердых кислот для катализа предполагает, что углеводороды из газовой фазы первоначально должны адсорбироваться на поверхности твердой фазы. Затем, в ходе миграции адсорбированной молекулы углеводорода по поверхности твердой фазы, она должна встретиться с кислотным центром. На этом центре должны пройти процессы распада молекулы высшего углеводорода. В конце процесса образовавшиеся молекулы продуктов реакции с поверхности твердой фазы должны десорбироваться в газовую фазу. Поскольку процессы каталитического крекинга протекают на поверхности твердого катализатора, то чем больше площадь этой поверхности, то тем выше должна быть активность катализатора. Поэтому катализаторы, используемые в каталитическом крекинге, должны обладать высокой пористостью. В качестве таких материалов наиболее подходящими оказались цеолиты.

Цеолиты (буквальный перевод с греческого – кипящий камень) – это неорганические полимеры, получаемые поликонденсацией орто-кремниевой кислоты и гидроокиси алюминия. Эти полимеры относятся к классу алюмосиликатов. Алюмосиликаты составляют основу природных глин. Они являются высокопористыми веществами. Структура алюмосиликатов значительно зависит от соотношения алюминия и кремния в этих материалах. В зависимости от этого соотношения образуются алюмосиликаты, обладающие разной кристаллической структурой. У цеолитов удельная поверхность достигает величины более 1000 м²/г.

Необходимое условие для осуществления процессов - присутствие в системе кислот Бренстеда-Лаури. Поверхностный слой алюмосиликатов содержит гидроксильные группы. Оказалось, что алюмосиликаты не обладают каталитической активностью в процессах каталитического крекинга. Алюмосиликаты начинают катализировать эти процессы только тогда, когда они предварительно проходят высокотемпературную обработку (800⁰С и выше). Если прокаленные алюмосиликаты выдержать во влажной атмосфере, то их каталитическая активность полностью исчезает, и вновь появляется при их повторном прокаливании. Эти экспериментальные данные указывают на то, что не поверхностные гидроксильные группы в цеолитах являются ответственными за явление катализа в обсуждаемом процессе. При прокаливании алюмосиликатов в них протекают превращения, которые и являются ответственными за факт появления у них каталитической активности. Выяснение причин появления каталитической активности у алюмосиликатов потребовало длительных исследований. Полное решение этой проблемы стало возможным только тогда, когда появились прецизионные методы определения содержания гидроксильных групп в них, и метода ядерного магнитного резонанса высокого разрешения в твердом теле. Последний метод позволял судить об электронном состоянии атомов в алюмосиликатах.