Wasserfreies Aluminiumchlorid Warum?
Warum ist darauf zu achten, dass Aluminiumchlorid, welches bei Friedel-Crafts-Acylierungen als Katalysator zum Einsatz kommt, wasserfrei sein soll?
3 Antworten
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Wasserfreies Aluminiumtrichlorid ist in vielen organischen Lösungsmittel einigermaßen löslich, was für die sauerstoffhaltigen Al-Verbindungen kaum der Fall ist. Aluminiumtrichlorid hydrolysiert in Gegenwart von Wasser gemäß:
AlCl3 + 6 H2O <--> [Al(H2O)6]³⁺ + 3 Cl⁻
Um als Kataylysator wirksam zu sein, muss das AlCl3 z.B. mit einem Alkylierungsreagenz der Form R-CH2-X eine intermediäre Bindung der Form
R-CH2···X···AlCl3
eingehen. Dabei erhält das C-Atom, welches das Halogen X bindet, eine positive Ladung und das Aluminiumtetrahalogenid eine negative. Diese Polarisierung ist eine wesentliche Voraussetzung für den elekrophilen Angriff des Alkylierungsagenzes auf ein aromatisches System. Das funktioniert mit einem Hexaaquokomplex nicht.
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Du brauchst wasserfreies AlCl₃, weil das eine Lewis-Säure ist und daher die FC-Reaktionen katalysiert. AlCl₃ ist ja so ein komischer Fall, der ziemlich genau in der Mitte zwischen kovalenten und ionischen Verbindungen steht — geschmolzen und in Lösung besteht es tatsächlich aus Molekülen, und darin hat das Al eine Elektronenpaarlücke, weil ihm nur 6 Elektronen zukommen. Das macht AlCl₃ sehr reaktiv; mit Wasser zersetzt es sich z.B. heftig zu Al(OH)₃ und HCl.
Das aus wäßriger Lösung auskristallisierende Hexahydrat AlCl₃ ⋅ 6 H₂O kann dagegen keine Lewis-Säure sein, weil das Al³⁺-Ion von den 6 H₂O-Molekülen koordiniert wird und und von ihnen mit Elektronen beschenkt wird, so daß es keine Aktivität als Lewis-Säure mehr hat.
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Wasserfreies Aluminiumchlorid wird benötigt, da es Feuchtigkeit absorbiert, um eine Aktivierung zu gewährleisten. In Gegenwart von Wasser bildet es eine Hydroxoniumionen-Schicht, was die Reaktionsfähigkeit beeinträchtigt und unerwünschte Nebenreaktionen verursachen kann.
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Meinst du damit, dass das Problem also darin liegt, dass es mit Wasser sauer reagiert, anstatt als Katalysator "dazubleiben"?