Transalkylering

Inom organisk kemi är transalkylering en kemisk reaktion som involverar överföring av en alkylgrupp från en organisk förening till en annan. Reaktionen används för överföring av metyl- och etylgrupper mellan bensenringar . Detta är av särskilt värde i den petrokemiska industrin för att tillverka p-xylen , styren och andra aromatiska föreningar . Motivationen för att använda transalkyleringsreaktioner är baserad på en skillnad i produktion och efterfrågan på bensen, toluen och xylener . Transalkylering kan omvandla toluen, som överproduceras, till bensen och xylen, som underproduceras. Zeoliter används ofta som katalysatorer i transalkyleringsreaktioner.

Disproportionering

Reaktion av toluen för att producera bensen och xylen

Transalkylering, som används av den petrokemiska industrin, används ofta för att omvandla toluen till bensen och xylener. Detta uppnås genom en disproportioneringsreaktion av toluen där en toluenmolekyl överför sin metylgrupp till en annan. Reaktionen är inte selektiv, och den producerade xylenen kan vara orto, meta eller para. Det finns en högre efterfrågan på paraxylen, så det separeras ofta, och blandningen tillåts återutjämnas för att ge mer paraprodukt.

Dietylbensener

Dietylbensener uppstår som biprodukter av alkyleringen av bensen med eten, som utförs i mycket stor skala. Eftersom det bara finns en begränsad marknad för dietylbensen, återvinns mycket av den genom transalkylering för att ge etylbensen:

{\ce {C6H4(C2H5)2 + C6H6 -> 2 C6H5C2H5}}

M/R-förhållande

Transalkylering av toluen och trimetylbensen för att producera xylen. I det här exemplet är M/R-förhållandet 2.

Denna typ av reaktion kan också utföras med toluen och trimetylbensen för att producera xylen. Reaktionen sker via jämvikt, så produkten är inte ren xylen. Många produkter tillverkas med varierande antal metylgrupper. De kvantiteter som varje produkt produceras i beror på M/R-förhållandet. Detta är förhållandet mellan antalet metylgrupper och antalet bensenringar i alla substraten. Till exempel, vid disproportionering av toluen är M/R-förhållandet 1. Sidereaktioner där alkaner produceras minskar antalet tillgängliga metylgrupper vilket minskar M/R-förhållandet. Detta kan mildras genom att tillsätta föreningar med högre antal metylgrupper, såsom trimetylbensen. Förhållandet mellan producerade produkter beror endast på M/R-förhållandet så olika utgångsmaterial kan producera samma föreningar via transalkylering.

Zeolitkatalysatorer

Transalkyleringsreaktioner av metylerade aromater med sex till tio kolatomer utförs ofta med tillförd vätgas över en zeolitbaserad fast katalysator. Industriella processer driver transalkyleringsreaktorn vid förhöjd temperatur och tryck för att uppnå önskad processekonomi. Zeoliter är mikrokristallina fasta ämnen som består av tetraedriska AlO
₄ och SiO
₄ byggstenar. Dessa kristaller är porösa till sin natur med karakteristiska mikroporkanaler, kaviteter. Zeolit är känd som en klass av molekylsikter eftersom deras kanalöppningar ofta är mellan 0,4-1,5 nanometer, precis tillräckligt för att molekylerna ska kunna passera igenom. Aromatiska molekyler går in i och ut ur dessa kanaler med olika hastigheter, även kallad diffusion. Förutom sin molekylära siktningseffekt har zeoliter svagt bundna protoner som härrör från dess kemiska sammansättning. Dessa är kemiskt aktiva centra för syrakatalyserad transalkyleringsreaktion.

Zeoliter av varierande storlek används för att utföra transalkylering på olika substrat. Till exempel är zeoliter med en porstorlek på 5,5 Å lämpliga för bensen-, toluen-, xylen- och trimetylbensentransalkyleringar.

Fenoler

Transalkylering används vid kommersiell produktion av aromater utöver de vanliga BTX-råvarorna. Till exempel 4- tert -butylfenol delvis via två transalkyleringsreaktioner. I ett exempel tert -butylfenyleter isomeriserad till fenolen:

{\ce {(CH3)3COC6H5 -> HOC6H4C(CH3)3}}

Dessutom omvandlas 2,4-di- tert -butylfenol till 4- tert -butylfenol genom behandling med fenol genom transalkylering:

{\ce {HOC6H3(C(CH3)3)2 + HOC6H5 -> 2 HOC6H4C(CH3)3}}

Transalkylering i samband med Hock-omlagringen bidrar till produktionen av 1,3-diisopropylbensen , en föregångare till resorcinol .

1,3-diisopropylbensen framställs via transalkylering.

Se även

externa länkar