Friedel-Crafts-alkylering

Friedel-Crafts-alkylering er navnet på en kemisk reaktion udviklet i 1877 af den franske kemiker Charles Friedel og den amerikanske kemiker James Crafts.^[1] Ved reaktionen erstattes et hydrogenatom på en aromatisk ring (f.eks. benzen) af en alkylgruppe ved elektrofil aromatisk substitution.^[2]

Reaktionsmekanisme

Ved en Friedel-Crafts-alkylering alkyleres en aromatisk ring af et alkylhalid ved hjælp af en stærk Lewissyre-katalysator,^[3] f.eks. jern(III)klorid. Ved reaktionen dannes en ny binding mellem et carbonatom på den aromatiske ring og carbonatomet på alkylhalidet, hvor halogenet sidder til at starte med, mens der brydes en C-H-binding på den aromatiske ring og en C-X-binding på alkylhalidet (hvor X betegner halogenet).

Den generelle reaktionsmekanisme er vist her:^[4]

Der er flere ulemper forbundet med Friedel-Crafts-alkyleringer, som kan føre til dannelsen af andre produkter end det ønskede:

• Den nye alkylgruppe er elektrondonerende og har en aktiverende virkning på den aromatiske ring, hvilket kan føre til gentagne alkyleringer af den aromatiske ring ("overalkylering").
• Hvis halogenet (der typisk er klor) ikke er bundet til et tertiært eller sekundært carbonatom i alkylhalidet, vil den dannede carbokation (R⁺) undergå omlejring. Dette skyldes, at tertiære og sekundære carbokationer er mere stabile end primære carbokationer.^[4]

Valget af alkyleringsmiddel begrænser sig ikke kun til alkylhalider: Friedel-Crafts-alkyleringer kan også forløbe med andre carbokation-intermediater dannet fra f.eks. alkener og en Brønsted-syre, Lewissyrer, enoner og epoxider. Et eksempel er syntesen af neophylklorid fra benzen og methallylklorid:^[5]

H₂C=C(CH₃)CH₂Cl + C₆H₆ → C₆H₅C(CH₃)₂CH₂Cl

I et studium er elektrofilen en bromoniumion dannet fra en alken og stoffet N-bromsuccinimid (NBS), der fungerer som bromdonor:^[6]

I denne reaktion menes samarium(III)triflat at aktivere bromdonoren NBS i dannelsen af bromoniumionen.