Química orgánica: ¿cómo se convierte el benceno en xileno?

Hay tres isómeros de xileno: orto, meta y para.

Preparar los isómeros orto y para es sencillo; Se puede hacer simplemente con dos alquilaciones Friedel-Crafts con cloruro de metilo. El primer grupo metilo tendrá una influencia activadora y orto y paradirectora en la segunda sustitución.

El metaisómero es más difícil, ya que todos los sustitutos de la meta-dirección también se desactivan y no podrá realizar una alquilación Friedel-Crafts en un anillo desactivado. Por ejemplo, no puede formilato primero para dar benzaldehído y luego metilato y luego reducir para dar el metaxileno. Hay una variedad de caminos que puedes tomar, y no puedo pensar en uno que solo use reacciones que conocí en el segundo año. Lo más sencillo es probablemente lo siguiente:

  • Reacción de Gattermann de benceno para dar benzaldehído.
  • Cloración electrofílica para dar m- clorobenzaldehído.
  • Reducción de Clemmensen o reducción de Wolff-Kishner para dar m- clorotolueno.
  • Alguna reacción de acoplamiento cruzado (como el acoplamiento Sukuki) para reemplazar el cloro con metilo.

La mejor manera de introducir sustituyentes en un anillo de benceno (o un anillo aromático en general) es mediante sustitución electrofílica.

En este caso, una alquilación Friedel-Crafts debería hacer el trabajo. Esto implicaría tratar el benceno con CH3-X (donde X es un halógeno o cualquier buen grupo saliente) junto con un ácido de Lewis como Al2O3. Después de unir un metilo, el anillo de tolueno debería hacerse, en principio, más reactivo que el anillo de benceno original porque un sustituyente de metilo activa el anillo hacia la sustitución electrofílica. Esto debería permitir unir un segundo grupo metilo.

Sin embargo, no estoy seguro de cómo podría controlar dónde se une el segundo grupo metilo; probablemente sucederá tanto en las posiciones orto como para.

Primero convierta el benceno en tolueno a través de la alquilación de naves freidales, luego nuevamente haga la alquilación de tolueno en naves freidales y obtendrá O- y P-xileno. El isómero P será el producto principal.