18.9 : الاستبدال العطري الإلكتروفيلي: ألكلة فريدل-كرافتس للبنزين

تم تطوير تفاعلات فريدل-كرافتس في عام 1877 من قبل الكيميائي الفرنسي تشارلز فريدل والكيميائي الأمريكي جيمس كرافتس. تشير ألكلة فريدل-كرافتس إلى استبدال بروتون عطري بمجموعة ألكيل عن طريق الاستبدال العطري الإلكتروفيلي. يتفاعل محفز حمض لويس مثل كلوريد الألومنيوم مع هاليد الألكيل ليشكل كاربوكاتيون. يتفاعل الكاتيون الكربوني الناتج بعد ذلك مع الحلقة العطرية ويخضع لسلسلة من عمليات إعادة ترتيب الإلكترونات قبل إعطاء المنتج النهائي. على سبيل المثال، يتفاعل البنزين مع 2-كلوروبيوتان في وجود كلوريد الألومنيوم لتكوين 2-بوتيل بنزين.

تبدأ الألكلة بتفاعل حمض-قاعدة لويس حيث يتفاعل هاليد الألكيل مع كلوريد الألومنيوم، مما يؤدي إلى تكوين كاربوكاتيون الإلكتروفيلي.

يهاجم الكاتيون الكربوني سحابة الإلكترونات π للحلقة العطرية، مكونًا أيون أرينيوم مستقر الرنين. يؤدي نزع بروتونات أيون الأرينيوم إلى استعادة العطرية، مما يعطي 2-بوتيل بنزين ويعيد توليد المحفز.

مع الهاليدات الثانوية والثالثية، يكون الكاتيون الكربوني هو الإلكتروفيلي. في حالة هاليدات الألكيل الأولية، يكون الكاتيون الكربوني الأولي الحر غير مستقر ويصعب توليده. بدلاً من ذلك، يعمل مركب من هاليد الألكيل مع كلوريد الألومنيوم كإلكتروفيلي.