18.9 : Elektrofilowe podstawienie aromatyczne: alkilowanie benzenu Friedela-Craftsa

Friedel–Crafts alkylation of aromatic compounds was discovered by Charles Friedel and James Crafts.

It is a typical electrophilic aromatic substitution in which the hydrogen of an aromatic ring is replaced with an alkyl group.

For example, 2-chlorobutane reacts with benzene in the presence of aluminum chloride, a Lewis acid catalyst, to form 2-butylbenzene.

The alkylation starts with a Lewis acid–base reaction in which the alkyl halide reacts with aluminum chloride. The complex then dissociates to form a carbocation.

As an electrophile, the carbocation reacts with the π electron cloud of benzene, forming a resonance-stabilized arenium ion.

Finally, deprotonation of the arenium ion restores aromaticity, giving 2-butylbenzene and regenerating the catalyst.

Notably, with secondary and tertiary halides, the carbocation is the reacting electrophile.

With primary alkyl halides, the free primary carbocation is relatively unstable.

Therefore, a complex of an alkyl halide with aluminum chloride serves as the electrophile.

Reakcje Friedela-Craftsa zostały opracowane w 1877 roku przez francuskiego chemika Charlesa Friedela i amerykańskiego chemika Jamesa Craftsa. Alkilowanie Friedela-Craftsa dotyczy zastąpienia aromatycznego protonu grupą alkilową poprzez elektrofilowe podstawienie aromatyczne. Katalizator będący kwasem Lewisa, taki jak chlorek glinu, reaguje z halogenkiem alkilu, tworząc karbokation. Powstały karbokation reaguje następnie z pierścieniem aromatycznym i ulega serii przegrupowań elektronów, zanim otrzyma produkt końcowy. Na przykład benzen reaguje z 2-chlorobutanem w obecności chlorku glinu, tworząc 2-butylobenzen.

Alkilowanie rozpoczyna się od reakcji kwasu Lewisa z zasadą, w której halogenek alkilu reaguje z chlorkiem glinu, powodując utworzenie elektrofilowego karbokationu.

Karbokation atakuje chmurę elektronów π pierścienia aromatycznego, tworząc jon arenowy stabilizowany rezonansem. Deprotonowanie jonu arenu przywraca aromatyczność, dając 2-butylobenzen i regenerując katalizator.

W przypadku halogenków drugorzędowych i trzeciorzędowych karbokation jest reagującym elektrofilem. W przypadku pierwszorzędowych halogenków alkilu wolny pierwszorzędowy karbokation jest niestabilny i trudny do wytworzenia. Zamiast tego kompleks halogenku alkilu z chlorkiem glinu działa jako elektrofil.

Tagi

Friedel Crafts Alkylation Electrophilic Aromatic Substitution Lewis Acid Catalyst Aluminum Chloride Carbocation Arenium Ion Aromatic Ring 2 butylbenzene

18.9 : Elektrofilowe podstawienie aromatyczne: alkilowanie benzenu Friedela-Craftsa

Tagi

PLAYLIST