18.9 : Elektrophile aromatische Substitution: Friedel-Crafts-Alkylierung von Benzol

Die Friedel-Crafts-Reaktionen wurden 1877 vom französischen Chemiker Charles Friedel und dem amerikanischen Chemiker James Crafts entwickelt. Unter Friedel-Crafts-Alkylierung versteht man den Ersatz eines aromatischen Protons durch eine Alkylgruppe mittels elektrophiler aromatischer Substitution. Ein Lewis-Säure-Katalysator wie Aluminiumchlorid reagiert mit einem Alkylhalogenid unter Bildung eines Carbokations. Das resultierende Carbokation reagiert dann mit dem aromatischen Ring und durchläuft eine Reihe von Elektronenumlagerungen, bevor das Endprodukt entsteht. Beispielsweise reagiert Benzol mit 2-Chlorbutan in Gegenwart von Aluminiumchlorid zu 2-Butylbenzol.

Die Alkylierung beginnt mit einer Lewis-Säure-Base-Reaktion, bei der das Alkylhalogenid mit Aluminiumchlorid reagiert, was zur Bildung eines elektrophilen Carbokations führt.

Das Carbokation greift die π-Elektronenwolke des aromatischen Rings an und bildet ein resonanzstabilisiertes Areniumion. Durch die Deprotonierung des Areniumions wird die Aromatizität wiederhergestellt, wodurch 2-Butylbenzol entsteht und der Katalysator regeneriert wird.

Bei sekundären und tertiären Halogeniden ist das Carbokation das reagierende Elektrophil. Bei primären Alkylhalogeniden ist das freie primäre Carbokation instabil und schwer zu erzeugen. Stattdessen fungiert ein Komplex eines Alkylhalogenids mit Aluminiumchlorid als Elektrophil.