2. Каталитический крекинг пентана.

Протон атакует CH-связь метильной группы, образуется карбониевый ион.

Получается первичный метильный катион. Этот катион может быть подвержен β-распаду, гидридному сдвигу и т.д.

При образовании пентана протекает следующая реакция:

Возникает внутримолекулярный карбониевый ион.

Билет 12

1.Получение алкилпроизводных ароматических соединений является широко используемым процессом в нефтехимической отрасли РТ. Алкилированнием бензола этиленом (ОАО «Нижнекамскнефтехим») получают этилбензол:

C₆H₆ + CH₂=CH₂ → C₆H₅CH₂CH₃.

Этилбензол далее дегидрируется и превращается в стирол (С₆Н₅СН=СН₂). Стирол является одним из важнейших мономеров в химии полимеров.

Все реакции алкилирования ароматических углеводородов непредельными соединениями протекают сходным образом. Эти превращения протекают в присутствии сильных кислот Бренстеда. В настоящем разделе рассматривается механизм алкилирования бензола этиленом.

Роль кислоты Бренстеда в обсуждаемых реакциях заключается в том, что протон этих соединений, взаимодействуя с непредельными соединениями, приводит к получению алкильных катионов. 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 ходе этого процесса происходит замещение атома водорода в бензоле на этильную группу:

Реакцию алкилирования бензола этиленом необходимо проводить при пониженных температурах. Однако реально этот процесс проводится при повышенных температурах, которые могут достигать 500⁰С. Это обусловлен

желанием полнее использовать потенциал реакции трансалкилирования при получении этилбензола. Равновесие этой реакции медленно устанавливается при низких температурах, и быстро – при повышенных.

Реакции алкилирования протекают с выделением тепла. Энтальпия реакции алкилирования бензола этиленом равна минус 25,2 ккал/моль, этилбензола этиленом – минус 24,94 ккал/моль. Процесс трансалкилирования практически термонейтрален.

В процессе алкилирования долгое время в качестве катализатора использовался хлористый алюминий. Он продолжает использоваться до настоящего времени на существующих производствах алкилирования ароматических соединений

2.

Билет 13

1. Все реакции алкилирования ароматических углеводородов непредельными соединениями протекают сходным образом. Эти превращения протекают в присутствии сильных кислот Бренстеда.

Роль кислоты Бренстеда в обсуждаемых реакциях заключается в том, что протон этих соединений, взаимодействуя с непредельными соединениями, приводит к получению алкильных катионов.

Пара- положение:

Орто- положение:

2.

Билет 14

1) Ароматические углеводороды являются исходным сырьем в многочисленных промышленных процессах. Нитрованием бензола получают анилин, который находится в основе всей анилинокрасочной промышленности. Ряд ароматических диаминов используется для получения диизоцианатов, которые являются мономерами для получения крупнотоннажных полимеров – полиуретанов. Полинитросоединения ароматических соединений широко используются как взрывчатые вещества. Диметилпроизводные бензола (орто-, мета-, пара-ксилолы) являются исходным сырьем для получения соответствующих дикарбоновых кислот, которые используются для получения полиэфиров, пластификаторов.

В нефти, содержание бензола и других ароматических углеводородов незначительно. Исключение составляет месторождение острова Борнео, который входит в состав Малайского архипелага. В нефти этого месторождения содержится до 40% ароматических углеводородов. Малое количество ароматических углеводородов в природных источниках возникает необходимость синтетического получения ароматических углеводородов из предельных углеводородов, которые составляют основную массу нефтей различных месторождений.

Научное решение проблемы получения ароматических углеводородов из предельных, разработка технологии этого процесса тесно связано с такими именами крупных Российских химиков, как Н.Д.Зелинский, Б.А. Казанский, А.Ф.Плате.

Ароматизация предельных углеводородов, например, гексана, описывается суммарным уравнением:

СН₃(СН₂)₄СН₃ С₆Н₆ + 4Н₂ .

При ароматизации н-гептана образуется толуол:

СН₃(СН₂)₅СН₃ С₆Н₅СН₃ + 4Н₂ .

При ароматизации н-октана образуется этилбензол и о-ксилол:

СН₃(СН₂)₆СН₃ С₆Н₅С₂Н₅ + 4Н₂ ,

СН₃(СН₂)₆СН₃ о-СН₃С₆Н₄СН₃ + 4Н₂ .

Таким образом, рассмотрение термодинамических закономерностей процесса ароматизации предельных углеводородов приводит к заключению, что ароматизация алканов возможна только при проведении реакций при высоких температурах. Эта реакция сопровождается большим эндотермическим эффектом. Для поддержания требуемой температуры в технологии ароматизации должен быть предусмотрен непрерывный подвод тепла.

2) Процесс алкилирования изобутилена изобутаном связан с образованием изооктильного катиона. При рассмотрении процессов каталитического крекинга уже указывалось на то, что карбониевые ионы могут претерпевать внутримолекулярные превращения: гидридные сдвиги, перемещения алкильных групп, реакции β-распада. Отсюда появляется основание предполагать, что изооктан должен быть далеко не единственным продуктом, образующимся в ходе этого взаимодействия.

При протонировании связи С-Н будет появлятся водород:

А при атаке связи С-С (связанных с метильной группой) – метан: