アシル化は、アシル基が分子に付加される有機化学プロセスです。アシル基は、化学式 R-C=O を持つ官能基です。
フリーデルとクラフツは、1877 年にカルボン酸クロリド、塩化アルミニウム、およびベンゼンを使用したアリール ケトンの合成を報告しました。現在、カルボン酸、ならびにカルボン酸誘導体、エステル、および無水物は、フリーデル-クラフツ アシル化に使用できます。これらの求電子芳香族置換は、広範囲のルイス酸およびブレンステッド酸によっても促進されます。フリーデル クラフツ アシル化は、化学原料、合成中間体、および特殊化合物の調製に利用されるため、重要な産業変換です。
フリーデル クラフツ アシル化の長い歴史にもかかわらず、これらの変換で利用されているアミドの報告はほとんど公開されていません。フリーデル・クラフツアシル化の大部分は、反応性アシルカチオン中間体を介して起こると考えられています。ただし、酸性環境下では、アミドの強い炭素-窒素結合により、アシル カチオンへの開裂が妨げられます。その結果、アミドはフリーデル・クラフツのアシル化に使用されなくなりました。アミドは通常、芳香族ケトンのフリーデル・クラフツ合成に適した基質であるとは考えられていませんが、新しい研究では、不安定化されたアミドがこれらの化合物を高収率で生成する可能性があることが実証されています。たとえば、フリーデル クラフツ反応は、β-ラクタムからアリール ケトンを生成することが実証されています。
Friedel-Crafts のアシル化反応とは?
一般的なアシル化プロセスは、Friedel-Crafts アシル化です。反応の名前は、それを発見した科学者、Charles Friedel と James Crafts にちなんで付けられました。
メカニズムと反応の違いは、フリーデル・クラフツのアシル化です。この反応を実行するために求電子芳香族置換のメカニズムが使用される。このメカニズムは、Friedel-Crafts アシル化プロセスを介してアシル基を芳香族化合物に付加するために使用されます。
塩化エタノールは、フリーデル クラフツ アシル化で使用される典型的なアシル化物質です。最も一般的な触媒は、塩化アルミニウムなどのハロゲン化アシルです。
これは、ベンゼンのフリーデル-クラフツ アシル化の簡略図です。
Friedel-Crafts におけるベンゼン アシル化の方法
- 電子の八重奏が不完全な原子、イオン、分子などのルイス酸 (例:BF3 、AlF3 ) アシル ハライドと結合して複合体を生成します。
- 電子の不完全なオクテットを持つ原子、イオン、分子などのハロゲン化物がルイス酸と反応すると、求電子性アシリウム イオンが形成されます。
- 芳香族電子は求核剤として働き、求電子性 C+ を攻撃します。このプロセスにより芳香族性が除去され、シクロヘキサジエニル カチオン中間体が生成されます。
アシル基含有 sp C からプロトンを除去すると、C =C と芳香族系が復元され、HCl が生成され、活性触媒が復元されます。
Friedel-Crafts アルキル化の制限
2 つ以上の炭素を持つ炭素鎖を追加しようとすると、カルボカチオンの再配置が可能になります。再配列は、水素化物とメチルシフトによって引き起こされます。 3 炭素鎖が置換基として追加されると、Friedel-Crafts アルキル化の結果は iso 転位を示します。 Friedel-Crafts Acylation は、これらの問題を解決する 1 つの方法です。
さらに、置換基を追加する環が不活性化されていない場合にのみ、反応が起こります。 Friedel-Crafts は、ニトロベンゼンやその他の強力な不活性化システムなどの化学物質を使用すると失敗します。
芳香環に NH2、NHR、または NR2 置換基がある場合、Friedel-Crafts プロセスは実行できません。アミンの孤立電子対は、ルイス酸 AlCl3 と反応します。これにより、ベンゼン環に正電荷が追加され、非常に強力なため、フリーデル クラフツ反応が妨げられます。
最後に、フリーデル クラフツ アルキル化は、ポリ アルキル化することができます。このプロセスにより電子供与アルキル基が導入され、ベンゼン環が活性化され、さらにアルキル化されます。
アシル基が不活性化されるため、この問題はフリーデル クラフツ アシル化中には発生しません。これにより、後続のアシル化が阻害されます。
アシル化の重要性
アシル化反応は、生物学的および化学的プロセスの両方において重要なステップです。このプロセスは、タンパク質の生産や制御など、多くの生物学的活動に不可欠なアクションで使用されます。化学では、プラスチック製品の製造など、特殊な用途向けの工業用化学物質を作成するために使用されるアシル化法に出くわすことがあります。アシル化は医薬品の製造にも使用されます。
結論
合成効率に関しては、Friedel-Crafts アシル化は、Friedel-Crafts アルキル化よりも優れています。これらの利点により、反応生成物の形成をより細かく制御できます。アシリウムイオンは共鳴によって安定化されているため、カルボカチオンの転位はありません。さらに、EAS 反応の場合、アシル基が非活性化されるため、結果はそれ以上の反応を行いません。
