Nucleofielen - relatieve sterkte
Moderator: ArcherBarry
-
- Berichten: 12
Nucleofielen - relatieve sterkte
Hallo,
Ik ga een Friedel-Crafts alkylering van tolueen met ethanol (in de aanwezigheid van geconcentreerd zwavelzuur) uitvoeren, waarbij ik 4-ethyltolueen wil synthetiseren. Hiervoor moeten tolueen, ethanol en zwavelzuur worden samengevoegd en verwarmd. Hierbij wordt ethanol geprotoneerd door het zwavelzuur, waarna er een watermolecuul afsplitst en er substititie van een nucleofiel plaatsvindt.
Om het gewenste product te krijgen, moet er een elektrofiele aromatische substitutiereactie optreden, waarbij tolueen als nucleofiel fungeert. Ethanol kan echter ook als nucleofiel fungeren in een SN2-reactie, waardoor er een ether gevormd wordt. Dat is echter niet gewenst! 8-[
Nu vroeg ik me af of het op basis van theoretische of empirische gegevens te voorspellen is welke van beide nucleofielen het sterkst is, en dus het hoofdproduct bepaalt. Ik weet het volgende:
- twee nucleofielen met hetzelfde aanvallende atoom --> sterkere base = betere nucleofiel
- twee nucleofielen met aanvallende atomen met vergelijkbare afmetingen --> sterkere base = betere nucleofiel
- twee nucleofielen met aanvallende atomen met sterk verschillende afmetingen --> groter aanvallend atoom (= beter polariseerbaar) = betere nucleofiel
Op basis van deze gegevens kan ik echter niet voorspellen of tolueen of ethanol een beter nucleofiel is, en of er tijdens de synthese dus voornamelijk 4-ethyltolueen zal ontstaan, of diethylether. Is er iemand die hier misschien een idee over heeft?
Ik ga een Friedel-Crafts alkylering van tolueen met ethanol (in de aanwezigheid van geconcentreerd zwavelzuur) uitvoeren, waarbij ik 4-ethyltolueen wil synthetiseren. Hiervoor moeten tolueen, ethanol en zwavelzuur worden samengevoegd en verwarmd. Hierbij wordt ethanol geprotoneerd door het zwavelzuur, waarna er een watermolecuul afsplitst en er substititie van een nucleofiel plaatsvindt.
Om het gewenste product te krijgen, moet er een elektrofiele aromatische substitutiereactie optreden, waarbij tolueen als nucleofiel fungeert. Ethanol kan echter ook als nucleofiel fungeren in een SN2-reactie, waardoor er een ether gevormd wordt. Dat is echter niet gewenst! 8-[
Nu vroeg ik me af of het op basis van theoretische of empirische gegevens te voorspellen is welke van beide nucleofielen het sterkst is, en dus het hoofdproduct bepaalt. Ik weet het volgende:
- twee nucleofielen met hetzelfde aanvallende atoom --> sterkere base = betere nucleofiel
- twee nucleofielen met aanvallende atomen met vergelijkbare afmetingen --> sterkere base = betere nucleofiel
- twee nucleofielen met aanvallende atomen met sterk verschillende afmetingen --> groter aanvallend atoom (= beter polariseerbaar) = betere nucleofiel
Op basis van deze gegevens kan ik echter niet voorspellen of tolueen of ethanol een beter nucleofiel is, en of er tijdens de synthese dus voornamelijk 4-ethyltolueen zal ontstaan, of diethylether. Is er iemand die hier misschien een idee over heeft?
- Berichten: 11.177
Re: Nucleofielen - relatieve sterkte
http://www.organic-chemistry.org/namedreac...alkylation.shtm
Met andere woorden, ik denk dat ethylchloride een betere optie is dan ethanol met het oog op dehydratatie van ethanol waardoor etheen ontstaat. Op basis van dit ga ik ervanuit dat je een grote yield 4-ethyltolueen krijgt, en natuurlijk een beetje 2-ethyltolueen. Methyl is namelijk een o/p richter.
Met andere woorden, ik denk dat ethylchloride een betere optie is dan ethanol met het oog op dehydratatie van ethanol waardoor etheen ontstaat. Op basis van dit ga ik ervanuit dat je een grote yield 4-ethyltolueen krijgt, en natuurlijk een beetje 2-ethyltolueen. Methyl is namelijk een o/p richter.
-
- Berichten: 195
Re: Nucleofielen - relatieve sterkte
Klassiek nadeel van Friedels-Crafts alkylering is polyalkylering. Het introduceren van een alkylgroep op een aromaat maakt de ring elektronenrijker (want is milde elektronenstuwer); het product is daarom (afgezien van sterische effecten) reactiever in electrofiele aromatische substitutie dan het uitgangsmateriaal!
Alternatief: Friedel-Crafts acylering gevolgd door reductie
Alternatief: Friedel-Crafts acylering gevolgd door reductie
- Berichten: 11.177
Re: Nucleofielen - relatieve sterkte
...wat je dan dus het beste kan doen met acetylchloride: H3C-C(=O)-Clmolecular schreef: Klassiek nadeel van Friedels-Crafts alkylering is polyalkylering. Het introduceren van een alkylgroep op een aromaat maakt de ring elektronenrijker (want is milde elektronenstuwer); het product is daarom (afgezien van sterische effecten) reactiever in electrofiele aromatische substitutie dan het uitgangsmateriaal!
Alternatief: Friedel-Crafts acylering gevolgd door reductie
-
- Berichten: 12
Re: Nucleofielen - relatieve sterkte
Heel erg bedankt voor jullie reacties.
Ik heb ook eerst overwogen om ethylchloride of ethylbromide te gebruiken, maar i.v.m. de mogelijke carcinogeniteit van deze stoffen mag ik deze niet gebruiken. Of ethyljodide wel mogelijk is, weet ik niet. Vandaar mijn keuze voor ethanol en zwavelzuur. Daarnaast lijkt het gebruik van etheen me ook tamelijk gecompliceerd, omdat het gasvormig is bij kamertemperatuur.
Het probleem van de polyalkylering probeer ik zo veel mogelijk te voorkomen door een grote overmaat tolueen t.o.v. ethanol te gebruiken. Ik snap dat mijn opbrengst dan niet erg hoog is, maar het zij zo.
Daarnaast gaat mijn totale onderzoek over een vergelijking van twee syntheseroutes voor 4-ethyltolueen: Friedel-Crafts alkylering en Friedel-Crafts acylering gevolgd door Clemmensen reductie (zonder kwik). De acylering maakt dus ook deel uit van mijn onderzoek.
Maar nogmaals, hartstikke bedenkt voor de reacties.
Ik heb ook eerst overwogen om ethylchloride of ethylbromide te gebruiken, maar i.v.m. de mogelijke carcinogeniteit van deze stoffen mag ik deze niet gebruiken. Of ethyljodide wel mogelijk is, weet ik niet. Vandaar mijn keuze voor ethanol en zwavelzuur. Daarnaast lijkt het gebruik van etheen me ook tamelijk gecompliceerd, omdat het gasvormig is bij kamertemperatuur.
Het probleem van de polyalkylering probeer ik zo veel mogelijk te voorkomen door een grote overmaat tolueen t.o.v. ethanol te gebruiken. Ik snap dat mijn opbrengst dan niet erg hoog is, maar het zij zo.
Daarnaast gaat mijn totale onderzoek over een vergelijking van twee syntheseroutes voor 4-ethyltolueen: Friedel-Crafts alkylering en Friedel-Crafts acylering gevolgd door Clemmensen reductie (zonder kwik). De acylering maakt dus ook deel uit van mijn onderzoek.
Maar nogmaals, hartstikke bedenkt voor de reacties.