Freidel Crafts Alkylation
弗里德尔-克拉夫茨烷基化反应(Friedel-Crafts alkylation)是指将芳香族化合物中的质子替换为烷基基团。该反应通过使用碳水化合物作为媒介,实现对芳香环的电负性攻击(即亲电进攻)。在弗里德尔-克拉夫茨烷基化反应中,烷基卤化物(alkyl halides)作为反应物,用于生成烷基苯(alkylbenzenes)。苯会经历如下所示的弗里德尔-克拉夫茨烷基化反应。
FeCl3 和 AlCl3 是路易斯酸催化剂,在卤素离子的存在下会形成碳正离子。烷基化反应需要先对生成的碳正离子进行重排,之后才能继续进行。
第一步
当路易斯酸催化剂(AlCl3)与卤代烷反应时,会生成亲电碳正离子。步骤2
由碳正离子形成的中间体是环己二烯基阳离子。由于碳-碳双键的断裂,芳烃的芳香性质暂时消失。步骤3
通过中间体的脱质子作用,碳原子之间的双键重新排列,使化合物重新具备芳香性。由此产生的盐酸会再生催化剂。限制;局限性
以下是弗里德尔-克拉夫茨烷基化反应(Friedel-Crafts alkylation)的一些主要缺点。- 在这个反应中,芳基和乙烯基碳正离子是不适用的,因为它们极其不稳定。
- 如果芳香环被一个失活基团(如 NH2)所覆盖,催化剂可能会失去活性,因为这会导致复合物的形成。
- 在这些反应中,必须通过使用过量的芳香族化合物来防止多烷基化(即向芳香族化合物中添加多个烷基基团)的发生。
- 一种比单卤代苯反应性更低的芳香化合物不会参与弗里德尔-克拉夫茨烷基化反应。
Freidel Crafts acylation
通过向芳香族化合物的环上添加一个酰基,可以发生Friedel-Crafts酰基化反应。该反应是通过将路易斯酸催化剂(AlCl3)与R-(C=O)-Cl结合来实现的。Friedel-Crafts酰基化会导致芳香环生成酮类化合物。以下是一个示意图,展示了苯在这些条件下与酰氯反应的过程。弗里德尔-克拉夫茨酰基化反应分为四个步骤进行。
第一步
一种酸性的路易斯催化剂(AlCl3)与卤代酰基化合物发生反应。卤代酰基化合物会失去一个离子,从而形成共振稳定的酰基阳离子(acylium ion)。步骤2
随后,酰基离子(RCO+)对芳香环进行亲电攻击,形成一种复合物,这种复合物会暂时降低芳香环的芳香性。步骤3
通过脱质子化环结构,中间体复合物重新获得了芳香性。在此反应过程中,质子与氯离子(来自路易斯酸)形成复合物,从而生成了 HCl。HCl 是由 AlCl3 催化剂产生的。步骤4
已经再生的催化剂现在可以攻击羰基中的氧原子。在第三步中,第二步生成的产物需要用水稀释,以释放出其中的酮类物质。下图展示了这一步的简化示意图。因此,采用弗里德尔-克拉夫茨酰基化反应来获得所需的酰基苯产物。