Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Алкил тобын бір молекуладан екіншісіне ауысуыАлкилдеу – алкил тобын беруді қамтитын химиялық реакция. Алкил тобы алкил карбокатион, бос радикал, карбанион немесе карбен (немесе олардың эквиваленттері) түрінде ауысуы мүмкін. Алкилдеуші реагенттер – алкилдеу реакциясын іске асыратын заттар. Алкил топтары деалкилдеу процесі арқылы алынып тасталуы мүмкін. Алкилдеуші реагенттер көбінесе нуклеофильдік немесе электрофильдік қасиеттеріне сәйкес жіктеледі. Мұнай өңдеу саласында алкилдеу – изобутанды олефиндермен ерекше алкилдеуді білдіреді. Мұнайды жақсарту үшін алкилдеу бензинге қосылатын жоғары сапалы компоненттерді өндіреді. Медицинада ДНК-ның алкилдеуі химиятерапияда қатерлі жасушалардың ДНК-сын зақымдау үшін қолданылады. Алкилдеу алкилдеуші антинеопластикалық препараттар класы арқылы жүзеге асырылады.
Transfer of an alkyl group from one molecule to anotherAlkylation is a chemical reaction that entails transfer of an alkyl group. The alkyl group may be transferred as an alkyl carbocation, a free radical, a carbanion, or a carbene (or their equivalents). Alkylating agents are reagents for effecting alkylation. Alkyl groups can also be removed in a process known as dealkylation. Alkylating agents are often classified according to their nucleophilic or electrophilic character. In oil refining contexts, alkylation refers to a particular alkylation of isobutane with olefins. For upgrading of petroleum, alkylation produces a premium blending stock for gasoline. In medicine, alkylation of DNA is used in chemotherapy to damage the DNA of cancer cells. Alkylation is accomplished with the class of drugs called alkylating antineoplastic agents.
Нуклеофилді алкилдеуші заттар
Нуклеофилді алкилдеуші заттар алкил анионының (карбанионның) эквивалентын жеткізеді. Формальды "алкил анионы" электрофилге шабуыл жасап, алкил тобы мен электрофил арасында жаңа ковалентті байланыс құрайды. Литий сияқты катион болатын қарсыионды алып тастап, өңдеу кезінде жуып тастауға болады. Мысалдарға Гринард (органомагний), органолитий, органомыс және органонатрий реагенттері сияқты органометалл қосылыстарын пайдалану жатады. Бұл қосылыстар көбінесе карбонил тобындағыдай электрон тапшылығы бар көміртек атомына қосылуы мүмкін. Нуклеофилді алкилдеуші заттар SN2 механизмі арқылы көміртек атомындағы галогендік топтарды ығыстыра алады. Катализатордың көмегімен олар алкил және арил галогендерін алкилдейді, мысалы Сузуки байланысы. SN2 механизмі арил топтары үшін қолжетімді емес, себебі көміртек атомын шабуылдау траекториясы сақинаның ішінде болады. Сондықтан, тек органометалл катализаторларымен катализделген реакциялар ғана мүмкін.
Nucleophilic alkylating agents deliver the equivalent of an alkyl anion (carbanion). The formal "alkyl anion" attacks an electrophile, forming a new covalent bond between the alkyl group and the electrophile. The counterion, which is a cation such as lithium, can be removed and washed away in the work up. Examples include the use of organometallic compounds such as Grignard (organomagnesium), organolithium, organocopper, and organosodium reagents. These compounds typically can add to an electron deficient carbon atom such as at a carbonyl group. Nucleophilic alkylating agents can displace halide substituents on a carbon atom through the SN2 mechanism. With a catalyst, they also alkylate alkyl and aryl halides, as exemplified by Suzuki couplings. The SN2 mechanism is not available for aryl substituents, where the trajectory to attack the carbon atom would be inside the ring. Thus, only reactions catalyzed by organometallic catalysts are possible.
С-алкилдеу
С-алкильдеу – көміртекті-көміртекті байланыстардың түзілу процесі. Осы процестің ең ірі мысалы мұнай-химия зауыттарының алкильдеу бөлімшелерінде кездеседі, онда төмен молекулалық салмағы бар алкендер жоғары октанды бензин компоненттеріне айналдырылады. Фенолдар сияқты электронға толы заттар да түрлі өнімдер алу үшін жиі алкильденеді; мысалдарға LAS сияқты беттік белсенді заттарды өндіруде қолданылатын сызықты алкилбензолдар, немесе антиоксиданттар ретінде қолданылатын BHT сияқты бутилденген фенолдар жатады. Бұл амберлист сияқты қышқыл катализаторлар немесе алюминий сияқты Льюис қышқылдарын қолдану арқылы іске асырылады. Лабораториялық жағдайда Фридель-Крафтс реакциясында алкил галогендер қолданылады, себебі оларды газ тәрізді болатын алкендерге қарағанда қолдану оңай. Реакцияны алюминий трихлориді катализдейді. Бұл тәсіл өнеркәсіпте сирек қолданылады, өйткені алкил галогендер алкендерге қарағанда қымбат.
C alkylation is a process for the formation of carbon carbon bonds. The largest example of this takes place in the alkylation units of petrochemical plants, which convert low molecular weight alkenes into high octane gasoline components. Electron rich species such as phenols are also commonly alkylated to produce a variety of products; examples include linear alkylbenzenes used in the production of surfactants like LAS, or butylated phenols like BHT, which are used as antioxidants. This can be achieved using either acid catalysts like Amberlyst, or Lewis acids like aluminium. On a laboratory scale the Friedel–Crafts reaction uses alkyl halides, as these are often easier to handle than their corresponding alkenes, which tend to be gasses. The reaction is catalysed by aluminium trichloride. This approach is rarely used industrially as alkyl halides are more expensive than alkenes.
Металдарға тотықтырғыш қоспа
Окистендіру қосылысы деп аталатын процесте, төмен валентті металдар жиі алкилдеуші заттармен реакцияласып, металл алкильдерін түзеді. Бұл реакция метил йодидінен сірке қышқылын синтездеуге арналған Катива процесінің бір қадамы болып табылады. Көптеген байланыстыру реакциялары да окистендіру қосылысы арқылы жүзеге асырылады.
In the process called oxidative addition, low valent metals often react with alkylating agents to give metal alkyls. This reaction is one step in the Cativa process for the synthesis of acetic acid from methyl iodide. Many cross coupling reactions proceed via oxidative addition as well.
Электрофильді алкилдеуші заттар
Электрофильді алкилдеуші заттар алкил катионының эквивалентін жеткізеді. Алкил галоидтары – әдеттегі алкилдеуші заттар. Триметиллоксион тетрафторбораты және триэтиллоксион тетрафторбораты, олардың айқын оң заряды және инертті кететін тобы (диметил немесе диэтил эфирі) болғандықтан, ерекше күшті электрофилдер болып табылады. Диметил сульфаты электрофильділік деңгейі бойынша орташа.
Electrophilic alkylating agents deliver the equivalent of an alkyl cation. Alkyl halides are typical alkylating agents. Trimethyloxonium tetrafluoroborate and triethyloxonium tetrafluoroborate are particularly strong electrophiles due to their overt positive charge and an inert leaving group (dimethyl or diethyl ether). Dimethyl sulfate is intermediate in electrophilicity.
Диазометанмен метилирлеу
Диазометан зертханада кең таралған метилдеуші агент, бірақ оның қауіптілігі жоғары (жарылғыш газ, өткір уыттылыққа ие) болғандықтан, арнайы сақтық шаралары қолданбастан өнеркәсіптік деңгейде қолдануға болмайды. Триметилсилилдиазометанның, қауіпсіз және теңдес реагент ретінде енгізілуі диазометанды қолдануды едәуір азайтты.
Diazomethane is a popular methylating agent in the laboratory, but it is too hazardous (explosive gas with a high acute toxicity) to be employed on an industrial scale without special precautions. Use of diazomethane has been significantly reduced by the introduction of the safer and equivalent reagent trimethylsilyldiazomethane.
Қауіптер
Электрофильді, ерігіш алкилдеуші заттар ДНК-ны алкилдеуге бейімділігіне байланысты көбінесе уытты және қатерлі ісік тудыратын болып табылады. Бұл уыттану механизмы алкилдеуші антинеопластикалық агенттер түріндегі қатерлі ісікке қарсы препараттардың әрекет етуімен байланысты. Кейбір химиялық қарулар, мысалы, қыша газы (дихлорэтил сульфиді) алкилдеуші заттар ретінде жұмыс істейді. Алкилденген ДНК дұрыс орала алмайды немесе оралуын тоқтата алмайды, сондай-ақ ақпаратты түсіретін ферменттермен өңделмейді.
Electrophilic, soluble alkylating agents are often toxic and carcinogenic, due to their tendency to alkylate DNA. This mechanism of toxicity is relevant to the function of anti cancer drugs in the form of alkylating antineoplastic agents. Some chemical weapons such as mustard gas (sulfide of dichloroethyl) function as alkylating agents. Alkylated DNA either does not coil or uncoil properly, or cannot be processed by information decoding enzymes.
Биологияда
Алкилдену биологияда ДНК зақымдайды. Бұл азотты негіздерге алкил топтарының берілуі болып табылады. Ол EMS (Этилметилсульфонат) сияқты алкилдейтін заттардың әсерінен туындайды. Ішінде екі алкил тобы бар бифункционалды алкил топтары ДНК-да байланыстардың түзілуіне себеп болады. Алкилденген сақиналық азот негіздері базалық экзициялық жөндеу (BER) жолы арқылы жазылады.
Alkylation in biology causes DNA damage. It is the transfer of alkyl groups to the nitrogenous bases. It is caused by alkylating agents such as EMS (Ethyl Methyl Sulphonate). Bifunctional alkyl groups which have two alkyl groups in them cause cross linking in DNA. Alkylation damaged ring nitrogen bases are repaired via the Base Excision Repair (BER) pathway.
Химиялық тауарлар
Бірнеше тауарлық химиялық заттар алкилдеу арқылы өндіріледі. Оларға бензол негізіндегі бірнеше маңызды шикізаттар жатады, мысалы, этилбензол (стиролдың бастапқы материалы), кумол (фенол мен ацетонның бастапқы материалы), сызықтық алкилбензол сульфонаттары (жуу құралдары үшін).
Several commodity chemicals are produced by alkylation. Included are several fundamental benzene based feedstocks such as ethylbenzene (precursor to styrene), cumene (precursor to phenol and acetone), linear alkylbenzene sulfonates (for detergents).
Бензин өндіру
Кәдімгі мұнай өңдеу зауытында изобутан төмен молекулалық салмақты алкендермен (негізінен пропен және бутен қоспасы) Бронстед қышқылы катализаторының қатысуымен алкилденеді, бұл катализаторға қатты қышқылдар (зеолиттер) да кіруі мүмкін. Катализатор алкендерді (пропен, бутен) протондап карбокацияларды жасайды, олар изобутанды алкилдейді. "Алкилат" деп аталатын өнім жоғары октанды, тармақталған тізбекті парафиндік көмірсутектердің (көбінесе изогептан және изооктандан) қоспасынан тұрады. Алкилат – бензинге қосылатын жоғары сапалы компонент, себебі ол өте жақсы антидетонациялық қасиеттеріне ие және таза жағады. Алкилат авиациялық бензиннің де маңызды құрамы болып табылады. Сұйықтық каталитикалық крекинг, полимерлеу және алкилдеу процестерін үйлестіру арқылы мұнай өңдеу зауыттары 70 пайызға дейін бензин өндіре алады. Күкірт қышқылы мен фторсутекті қышқылын мұнай өңдеу зауыттарында кеңінен қолдану экологиялық тәуекелдерді тудырады. Иондық сұйықтықтар ескі буын күшті Бронстед қышқылдарының орнына қолданылады.
In a conventional oil refinery, isobutane is alkylated with low molecular weight alkenes (primarily a mixture of propene and butene) in the presence of a Brønsted acid catalyst, which can include solid acids (zeolites). The catalyst protonates the alkenes (propene, butene) to produce carbocations, which alkylate isobutane. The product, called "alkylate", is composed of a mixture of high octane, branched chain paraffinic hydrocarbons (mostly isoheptane and isooctane). Alkylate is a premium gasoline blending stock because it has exceptional antiknock properties and is clean burning. Alkylate is also a key component of avgas. By combining fluid catalytic cracking, polymerization, and alkylation, refineries can obtain a gasoline yield of 70 percent. The widespread use of sulfuric acid and hydrofluoric acid in refineries poses significant environmental risks. Ionic liquids are used in place of the older generation of strong Bronsted acids.
Декилдену
Алкилдену реакцияларына қоса, кері реакция – деалкилденулер де бар. Ең көп кездесетіні – деметилдену, ол биологияда, органикалық синтезде және басқа да салаларда, әсіресе метил эфирлері мен метил аминдері үшін кеңінен таралған.
Complementing alkylation reactions are the reverse, dealkylations. Prevalent are demethylations, which are prevalent in biology, organic synthesis, and other areas, especially for methyl ethers and methyl amines.