Friedel-Crafts-Alkylierung
Die Friedel-Crafts-Alkylierung ist eine Reaktion in der Organischen Chemie, bei der in einem aromatischen Kohlenwasserstoff ein Wasserstoffatom gegen eine Alkylgruppe ausgetauscht (substituiert) wird (? Alkylierung). Dabei entstehen Alkylaromaten.
Ar steht für den Aromaten, R für die Alkylgruppe. In Klammern ist der verwendete Katalysator (hier: Aluminiumchlorid) genannt.
Table of contents |
2 Edukte und Katalysatoren 3 Reaktionsablauf 4 Kinetische und thermodynamische Kontrolle |
Als Katalysatoren werden Lewis-Säuren verwendet, die aufgrund ihrer Elektronenaffinität das Alkylierungsreagenz "positivieren", d. h. einen Dipol erzeugen oder verstärken bzw. ein Kation generieren.
Interaktion von Methylchlorid mit der Lewis-Säure Aluminiumchlorid.
Neben Aluminiumchlorid werden unter anderem Phosphorsäure, Schwefelsäure, Fluorwasserstoff und Quecksilber-II-sulfat als Katalysatoren verwendet.
Wegen der durch jede neu hinzugefügte Alkylgruppe gesteigerten Affinität des Aromaten gegenüber Elektrophilen, ist es z. B. möglich, bei Hexamethylbenzol eine siebte Methylgruppe einzuführen. Die Reaktion endet dann mit einem relativ stabilen Phenoniumion.
Reaktion von Benzol mit Methylchlorid zu einem Phenoniumkomplex (AlCl4- als Gegenion)Klassifizierung
Die Friedel-Crafts-Alkylierung ist eine aromatische elektrophile Substitution. Dabei greift eine Elektronen-arme Verbindung (Elektrophil) in Gestalt eines Kations oder Dipols eine aromatische Verbindung an und verursacht die Freisetzung eines Protons.Edukte und Katalysatoren
Als Alkylierungsreagenzien werden bei der Friedel-Crafts-Alkylierung Alkylhalogenide, Alkohole oder Alkene genutzt. Diese müssen vor der Alkylierungsreaktion durch Katalysatoren aktiviert werden.Reaktionsablauf
Das Elektrophil greift am ?-Elektronensystem des Aromaten an. Dabei wird vorübergehend die Aromatizität des Rings aufgehoben. Nach dem Abgang des Protons wird der aromatische Kern wieder hergestellt. Da eine bereits am Aromaten vorhandene Alkylgruppe den Ring gegenüber weiteren Substitutionsreaktionen aufgrund ihres induktiven Effektes (+I) aktiviert, isoliert man bei Alkylierungen nach Friedel-Crafts oft mehrfachsubstituierte Produkte. Um einfachsubstituierte Produkte zu erhalten, muss mit einem Überschuss des Aromaten gearbeitet werden, weshalb die Friedel-Crafts-Alkylierung für teure Benzolderivate nicht geeignet ist.Mehrfachsubstitution
Polyalkylaromaten könne durch einen Überschuss an Alkylierungsreagenz gewonnen werden. Im Fall von Benzol ist dabei zu beachten, dass durch das Einführen eines Alkylrestes in einen unsubstituierten Ring die Äquivalenz der Positionen am Ring abhanden kommt. Erstsubstituenten haben einen sogenannten dirigierenden Einfluss auf die Position der nachfolgenden Substitutionsreaktion. Man spricht von ortho-para- bzw. meta-dirigierenden Substituenten (siehe dazu: Konstitution, Konstitutionsisomerie).