コア コンセプト
フリーデル・クラフツのアルキル化反応とアシル化反応に関するこのチュートリアルでは、両方の反応の目的について学びます。さらに、共鳴安定化が反応メカニズムにどのように影響するかについて学びます。また、Friedel-Crafts アシル化と Friedel-Crafts アルキル化の類似点と相違点についても説明します。
他の記事で取り上げるトピック
- カルボニル官能基
- 求電子試薬
- ルイス ドット構造
- カルボカチオン安定性
- 共鳴構造
- グループからの脱退
フリーデル・クラフツ反応の歴史
1877 年、Charles Friedel と James M. Crafts は、2 つの Friedel -クラフト反応 - アルキル化およびアシル化反応。どちらも求電子芳香族置換の例であることが判明しました.
Friedel-Crafts アシル化
フリーデル クラフツ アシル化反応の目的は、モノアシル化芳香環を合成することです。この反応は、カルボン酸塩化物 (R-COCl) が、塩化アルミニウム (AlCl
フリーデル・クラフツのアシル化反応のメカニズムを理解するために、ベンゼンと塩化アセチルを基質の例として使用してみましょう。塩化アルミニウム触媒の存在下で、これらの化合物は反応してアセトフェノンを形成します。
フリーデルクラフツのアシル化メカニズム
この反応の機構も、アシルカチオンの形成とそれに続くアシル化の 2 つのステップで構成されます。
最初のステップで、塩素は塩化アルミニウムとルイス酸塩基錯体を形成し、これが脱離基として機能します。これにより、共鳴安定化アシル カチオンが形成されます。
アシル化の間、アシルカチオンはベンゼンと反応します。ベンゼンのπ結合は求核剤として作用し、求電子性アシル炭素と新しいC-C結合を形成します。芳香族二重結合を再形成するには、AlCl4 水素を引き抜きます (ベータ水素化物脱離)。これにより、塩化アルミニウム触媒が再生され、HCl が生成されます。
Friedel-Crafts アルキル化
フリーデル クラフツ アルキル化反応の目的は、芳香族アルカンを合成することです。この反応は、塩化アルミニウム (AlCl
フリーデル クラフト アルキル化反応のメカニズムを理解するために、ベンゼンと塩化 n-プロピルを基質の例として使用してみましょう。塩化アルミニウム触媒の存在下で、これらの化合物は反応してクメンを形成します。
Friedel-Crafts のアルキル化メカニズム
この反応のメカニズムは、より安定なカルボカチオンの形成と、その後のアルキル化の 2 つのステップで構成されます。
最初のステップで、塩素は塩化アルミニウムとルイス酸塩基錯体を形成し、これが脱離基として機能します。これは、より安定したカルボカチオンを形成するためにヒドリドシフトを受けるカルボカチオンを形成します。
アルキル化の過程で、カルボカチオンはベンゼンと反応します。ベンゼンのπ結合は求核剤として作用し、求電子性カルボカチオンと新しいC-C結合を形成します。芳香族二重結合を再形成するには、AlCl4 水素を引き抜きます (ベータ水素化物脱離)。これにより、塩化アルミニウム触媒が再生され、HCl が生成されます。
転位により、フリーデル クラフト アルキル化反応にはメジャー生成物とマイナー生成物があります。主要な有機生成物は、より安定したカルボカチオンから形成される転位の結果です。マイナー プロダクトの形成では、再配列は発生しません。
フリーデルクラフツのアシル化とアルキル化反応の比較
どちらのタイプのフリーデル・クラフツ反応も、強力な電子求引基が存在すると失敗します。これは、芳香族π結合がアシル/アルキルカチオンへの求核攻撃に関与するためにある程度の電子密度を必要とするためです。これは、脱離基の存在下ではありません。したがって、アシル基は電子求引性であるため、環をアシル化できるのは 1 回だけです。これは、芳香環をしばしばポリアルキレート化するアルキル化反応とは異なります。アルキル基は電子供与性であるため、フリーデル クラフツ アルキル化反応の生成物は、一般に出発物質よりも優れた基質です。
フリーデルクラフツアシル化反応におけるアシルカチオンは共鳴安定化されているので、アシル化反応はカルボカチオン転位を生じない。逆に、Friedel-Crafts アルキル化のアルキル カチオンは共鳴安定化されておらず、容易に再配置されます。
主要製品の決定
答え:
さらに読む
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