If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Если вы используете веб-фильтр, пожалуйста, убедитесь, что домены *.kastatic.org и *.kasandbox.org разблокированы.

Основное содержание
Текущее время:0:00Общая продолжительность:9:12

Транскрипция к видео

Мы уже знаем реакцию алкилирования Фриделя-Крафтса. Теперь поговорим об ацилировании, которое очень похоже на алкилирование. Добавим к бензолу хлорангидрид. Вот это ацильная группа. Катализатор — хлорид алюминия. В итоге ацильная группа замещает один из протонов в ароматическом кольце. Это реакция электрофильного замещения в ароматическом ряду. Механизм ацилирования аналогичен механизму алкилирования, несмотря на важное различие. Обе они запускаются под действием хлорида алюминия, действующего в качестве кислоты Льюиса и забирающего неподеленную пару электронов. Вот эта неподеленная пара электронов на хлоре. И хлор отдает ее, а алюминий принимает. Теперь изобразим результат взаимодействия кислоты и основания Льюиса. Карбонильная группа, хлор связан с карбонильным атомом углерода. У хлора две неподеленные пары электронов. И теперь он сформировал связь с алюминием, а алюминий связан еще с тремя атомами хлора. Не буду расставлять все неподеленные пары электронов на этих атомах хлора. Но в итоге алюминий получает отрицательный заряд, а этот хлор — положительный. Выделим электроны. Электроны пурпурного цвета формируют связь между хлором и алюминием. Найдем наш электрофил. Эти электроны переходят к атому хлора. И исчезает связь у углерода в карбонильной группе. В результате чего углерод получает положительный заряд. Он по-прежнему связан двойной связью с кислородом, и не потерял связь с R-группой. И вот у нас получился ацил-катион. Этот ацил-катион будет играть роль электрофила в нашей реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду. Он резонансно стабилизирован. Я могу переместить неподеленную пару электронов сюда к этому кислороду и переместить их сюда. Можно изобразить резонансную структуру, в которой атом углерода теперь образовал тройную связь с кислородом на вершине. Этот кислород по-прежнему имеет неподеленную пару электронов и положительный заряд. А углерод по-прежнему связан с R-группой. Неподеленная пара электронов на этом кислороде переместилась сюда. Такая резонансная стабилизация ацильного катиона является одним из отличий между реакциями ацилирования и алкилирования. Катион, участвующий в ацилировании, резонансно стабилизирован, значит, здесь не будет перегруппировки. В отличие от реакции алкилирования. Мы уже получали карбокатион, способный перегруппироваться с образованием более стабильного карбокатиона, в предыдущем видео об алкилировании. Поэтому там было сложнее контролировать конечные продукты. А в результате ацилирования этого не происходит, и это связано со стабилизацией резонанса ацил-катиона. Здесь также получится этот комплекс, в котором алюминий связан с четырьмя атомами хлора. Получается, что этот хлор несет три неподеленных пары электронов. Выделю эти электроны красным цветом. Итак, вот эти самые электроны перейдут к хлору, и по-прежнему сохраняется отрицательный заряд на атоме алюминия. Катализатор помог нам получить электрофил. И теперь можно показать, как наш электрофил, ацил-катион, будут реагировать с бензольным кольцом. Для реакции вы можете выбрать любую из этих резонансных структур. Я возьму ту, что справа, с положительным зарядом на атоме углерода. Итак, вот это наше бензольное кольцо, и один из протонов на нем расположен вот так. Я выбрал резонансную структуру справа, на этом атоме углерода у меня будет положительный заряд. Не забываем, что еще к нему присоединена R-группа. Перед нами нуклеофильно-электрофильное взаимодействие. И опять, разноименные заряды притягиваются. Эти π-электроны действуют в качестве нуклеофила, атакуют электрофил и теперь мы можем поместить его на бензольное кольцо. И, как всегда, пусть электрофил присоединяется к атому углерода на вершине. У углерода на вершине есть атом водорода, плюс теперь он образует связь с углеродом карбонильной группы. Ставлю неподеленную пару электронов, и вот R-группа, связанная с углеродом. Проследим за электронами пурпурного цвета, действующими в качестве нуклеофила. Они образуют связь между этим углеродом и углеродом карбонильной группы. Мы забираем связь у этого атома углерода, и теперь у него положительный заряд, и, конечно, это одна из возможных резонансных структур. Можно было бы нарисовать еще несколько, но я не буду этого делать. Сэкономлю время. Я уже делал это в предыдущих роликах, так что посмотрите их, если вы не совсем разобрались в резонансных структурах. С помощью этой резонансной структуры я показал наш сигма-комплекс. И, чтобы завершить реакцию, нужно депротонировать сигма-комплекс и восстановить ароматическое кольцо. Итак, вот эти электроны будут захватывать этот протон, в результате чего эти электроны переместятся и восстановят ароматическое кольцо, забрав с собой положительный заряд. В результате у нас получилось бензольное кольцо с присоединенной к нему ацильной группой, она заместила протон. Проследим за этими электронами. Выделю их зеленым цветом. Они перемещаются сюда. Какие еще будут продукты реакции? Итак, электроны красного цвета связываются с этим протоном, и получается HCL. Выделю эти электроны красным цветом. Катализатор восстанавливается, получится AlCl₃. Итак, вот получился наш конечный продукт. Мы вставили ацильную группу в бензольное кольцо. Вот это реакция ацилирования Фриделя-Крафтса. Рассмотрим ситуацию, когда реакция ацилирования Фриделя-Крафтса может использоваться вместо реакции алкилирования Фриделя-Крафтса. Нашей целью будет переход от бензола к бутилбензолу. Нарисуем бутилбензол. От бензольного кольца отходит четырехуглеродная алкильная группа. В прошлом уроке мы видели, что в результате реакции алкилирования, бутилбензол образуется в качестве побочного продукта из-за перегруппировки карбокатиона. Но что делать, если нужно получить его в большем количестве? Можно использовать реакцию ацилирования Фриделя-Крафтса. Если нужно получить бутилбензол при помощи реакции ацилирования, то понадобится ввести ацильную группу с тем же количеством атомов углерода. Итак, ацильная группа, состоящая из четырех атомов углерода. Сейчас я ее нарисую. Это будет хлорангидрид, у которого четыре атома углерода. Итак, вот наш хлорангидрид. Выделим атомы углерода. Один углерод, два, три и четыре. К хлорангидриду нужно добавить катализатор. Снова берем хлорид алюминия, который будет катализировать реакцию ацилирования Фриделя-Крафтса. Теперь встроим эту ацильную группу в бензольное кольцо. Итак, вот это наша ацильная группа, и нам нужно присоединить ее к кольцу. И когда я изображаю кольцо, я знаю, что углерод в моем кольце будет напрямую связан с углеродом карбонильной группы, и здесь еще четыре атома углерода, один, два, три и четыре. Это реакция ацилирования Фриделя-Крафтса. Теперь нужно из от этого вещества получить бутилбензол. Надо каким-то образом избавиться от этой карбонильной группы. И реакция, которая исторически использовалась для этой цели, называется «реакция восстановления Клемменсена», и в ней участвуют цинковая амальгамма и ртуть, а также источник протонов, HCL. Цинковая амальгамма восстанавливает карбонильную группу до алкильной, в результате чего образуется требуемая алкильная группа и удается избавиться от карбонильной группы. Реакция восстановления Клемменсена очень полезна в синтезе. Вот так можно получить бутилбензол в большом количестве с помощью реакции ацилирования, которая более надежна, чем реакция алкилирования. Subtitles by the Amara.org community