Oligomerisierung und Alkylierung mit Festkörper- säuren im Labormaßstab Andrea Torge, Dr. Ingo Eilks, Prof Dr. Bernd Ralle, Universität Dortmund Die FRIEDEL-CRAFTS-Alkylierung aromatischer Verbindungen mit dem Katalysator Aluminium{lll)- chlorid gehört zu den klassischen Synthesen der präparativen orga- nischen Chemie. In der chemi- schen Technik wird die Herstel- lung alkylierter Aromaten aller- dings zumeist auf anderen Wegen durchgeführt. Einige dieser Wege verlaufen z.B. über saure lonen- austauscherharze, saure Tone oder Zeolithe. Im folgenden wird beschrieben, wie eine aromati- sche Alkylierung unter Katalyse dieser Festkörpersäuren auch für den Oberstufenunterricht und die universitäre Grundausbildung ex- perimentell thematisiert werden kann. Hierbei steht neben der Synthese auch die Beschäftigung mit diesen modernen Katalysato- ren und deren besonderen Eigen- schaften im Mittelpunkt. Diese Einblicke reichen bis hin zur form- dirigierenden Katalyse, das heißt der Reaktionslenkung über die Struktur des Katalysators. Unter aen alkylierten Aromaten sind die ein- und mehrfach buty- lierten Phenole von besonderer MTBE (Methyl-tert.-butylether) (vgl. [2]). Aus diesem Grunde wurde von uns als Modellsubstanz eine Verbindung ge- wählt, die zum einen diese Konkurrenz nicht zeigt, zum anderen aber für einen elektrophilen Angriff hinreichend akti- viert ist. Da für den Schuleinsatz zudem das Gefährdungspotential zu berücksich- tigen ist, wurde das Anisol ausgewählt (Abb. 1), obwohl unter den butylierten Anisolen lediglich das Butylhydroxyani- sol (BHA) technisch von Interesse ist. Es wird als Antioxidans genutzt. Anisol sollte in Gegenwart von lsobu- ten neben der aromatischen Alkylierung unter saurer Katalyse keine weiteren Konkurrenzreaktionen zeigen. Da aber neben der aromatischen Verbindung im Reaktionsgemisch immer auch gelöstes lsobuten vorliegt, ist eine Konkurrenz durch die Oligomerisierung des lsobu- tens kaum zu vermeiden. Dieser Nachteil in der Synthese kann jedoch aus didak- tisch-methodischer Sicht durchaus zum Vorteil gereichen, lassen sich doch an dieser parallel verlaufenden Reaktion in- teressante Ansatzpunkte für eine vertie- fende Betrachtung der Erfahrungsregeln von MARKOVNIKOV sowie von SA YTZEFF und HOFMANN festma- chen - und dies gestützt auf experimen- tellen Erfahrungen [3]. Darüber hinaus Tabelle 1: AUFSÄTZE Abb.1 : Reaktion von Anisol mit lsobuten unter saurer Katalyse. kann an diesem Beispiel das produktdiri- gierende Verhalten ausgewählter Fest- körpersäuren exemplarisch aufgezeigt werden. Daneben ist diese Synthese unter Ka- talyse von Festkörpersäuren bei erhöh- Probe/ Kat al ysator Abb. 2: Versuchsaufbau zur Alkylierung mit lsobu- ten. tem Druck auch großtechnisch von Inter- esse und wird unter anderem von der Bayer Erdölchemie in Dormagen ausge- führt [4]. Diisobutylen (75% Trimethylpenten- 1, 25% Trimethylpenten-2) kann dann Bedeutung. Sie werden insbesondere für die Produktion von wichtigen Antioxida- tionsmitteln und Stabilisatoren benötigt. Ihre Synthese erfolgt auf verschiedenen Wegen in der Regel aus Phenolderivaten und Isobuten unter saurer Katalyse [1]. Es lag daher nahe zu prüfen, inwieweit die Alkylierung von Phenol im Labor unter vergleichsweise einfachen Bedin- gungen zu realisieren ist. Bei der experi- mentellen Überprüfung zeigte sich je- doch, daß die Veretherung des Phenols mit Isobuten als Konkurrenzreaktion einen erheblichen Anteil am Reaktions- geschehen hat. Diese Bildung des Ethers verläuft analog der von uns an anderer Stelle beschriebenen Laborsynthese von Massenverteilung der tert.-Butylierung von Anisol (Alle Angaben in Massen-%) . ,; . . DllSo- .„ . Triiso- Tetraiso- t.-Butyl· Di-t.-butyl- Octyl- . ;- J· buten buten buten anisol anisol anisol Amb. 15 7,0 23,5 4,8 7,5 55,0 2,3 Ton K 10 3,7 8,1 2,5 5,1 80,6 HY-M 25 15,8 12,6 2,2 50,7 13,7 4,9 HZSM 5-M 28 6,1 3,8 61,3 10,2 2,3 16,4 Anisol CLB Chemie in Labor 11nd Bio re chnik. 48 . Jahr gang. Heft 811997 331