Reakcja Friedela-Craftsa
Te reakcje Friedel-Craftsa są reakcje chemiczne typu elektrofilowego podstawienia aromatycznego , w którym cykl benzen jest alkilowane (podstawienie atomu wodoru przez grupę alkilową ), lub acylowany (zastąpienie atomu wodoru na łańcuch acylowy grupy ).
Zostały one opracowane w 1877 roku przez francuskiego chemika Charlesa Friedela i jego amerykańskiego partnera Jamesa Craftsa .
Alkilacja Friedela-Craftsa
Reakcja chemiczna katalizowana przez kwas Lewisa , halogenek alkilu RX i związek aromatyczny nazywa się alkilacją Friedela-Craftsa .
Ta reakcja ma wiele wad:
- produkt jest bardziej nukleofilowy niż odczynnik. Wynika z tego, że bardzo trudno jest ograniczyć tę reakcję do podstawienia pojedynczego atomu wodoru (H). Aby uzyskać dobrą selektywność, tę reakcję należy prowadzić przez długie godziny w niskiej temperaturze lub najpierw przejść przez acylowanie, a następnie redukcję produktu do alkilu;
- jeśli początkowy halogenek ma co najmniej trzy atomy węgla, można go nie znaleźć w takiej postaci, w jakiej znajduje się w pierścieniu aromatycznym. Otrzymana zostanie mieszanina izomerów ;
- reakcja z halogenkiem arylu Ar-X ( np.: chlorobenzen ) nie nadaje się do tej reakcji i nie pozwala na zastosowanie tej metody do sprzęgania dwóch pierścieni aromatycznych;
- rozpuszczalniki i katalizator należy oddzielić od mieszaniny reakcyjnej w celu zniszczenia lub ponownego wykorzystania.
Najczęściej stosowanymi kwasami Lewisa są: AlX 3 (X = Br, Cl, I), SbF 5 , ZnCl 2 .
Uproszczony mechanizm
Jednak prawdziwy mechanizm nie przechodzi przez karbokation, ale przez formę, w której chlorek glinu przyczepia się do podstawy wiązania C-Cl i nie opuszcza z chlorem, dopóki nie zostanie utworzone wiązanie z aromatem.
Używa
Ta reakcja jest wykorzystywana zarówno w laboratorium, jak iw przemyśle, np. Do syntezy toluenu .
Acylacja Friedela-Craftsa
Reakcja katalizowana przez kwas Lewisa An halogenek acylowy RCOX (dość często chlorek acylu ) lub bezwodnik kwasu , a związek aromatyczny nazywa Friedel-Craftsa .
Warunki reakcji są podobne do warunków dla alkilowania przedstawionego powyżej. Inaczej niż w przypadku alkilowania nie może być wielokrotnych acylacji. Rzeczywiście, grupa karbonylowa, odciągająca elektrony , dezaktywuje jądro aromatyczne, tak że produkt reakcji jest mniej reaktywny niż produkt początkowy. Ponadto w przypadku acylowania nie może dojść do przegrupowania karbokokacji (jonu acylowego). Z drugiej strony, katalizator tworzy kompleks z produktem końcowym i wymaga ilości nieco większej niż liczba moli grup karbonylowych obecnych w środku acylującym.
Ten typ reakcji umożliwia syntezę ketonu lub aldehydu ze związku aromatycznego.
W naturze
Reakcje Friedela-Craftsa mogą mieć miejsce w wewnętrznym oceanie Enceladusa .
Bibliografia
- (en) N Khawaja F Postberg, J Hillier, F Klenner, S Kempf, L Nölle, R Reviol, Zou Z i R Srama, " Nisko masowe związki azotowe, tlenowe i aromatyczne w ziarnach lodu Enceladeanu " , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , vol. 489, n O 9,2 października 2019 r( czytaj online ).