Οι αντιδράσεις του Friedel Craft στη Χημεία

Μια οργανική αντίδραση σύζευξης που περιλαμβάνει μια ηλεκτρόφιλη αρωματική υποκατάσταση που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση υποκαταστατών σε αρωματικούς δακτυλίους ονομάζεται αντίδραση Friedel-Crafts. Μπορούμε να πούμε ότι οι αντιδράσεις αλκυλίωσης και ακυλίωσης είναι τα δύο κύρια είδη αντιδράσεων Friedel-Crafts. Αυτές οι αντιδράσεις ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά από τον Charles Friedel και τον Αμερικανό χημικό James Crafts.

Αλκυλίωση Friedel Crafts-

Όταν εμφανίζεται μια ομάδα αλκυλίου σε έναν αρωματικό δακτύλιο, ονομάζεται αλκυλίωση Friedel Crafts. Η αντίδραση γίνεται παρουσία χλωριούχου αργιλίου που είναι όξινος καταλύτης. Η αλκυλομάδα προστίθεται στο άτομο άνθρακα που είναι συνοριακό με το άτομο αζώτου του δακτυλίου.

Με άλλα λόγια, μπορούμε να πούμε ότι ένας τύπος ηλεκτρόφιλης αντίδρασης αντικατάστασης που περιλαμβάνει την αντικατάσταση μιας αλκυλομάδας με μια άλλη αλκυλομάδα ονομάζεται αντίδραση αλκυλίωσης Friedel Crafts. Σε αυτό το είδος αντίδρασης, η κεφαλαιοποίηση λαμβάνει χώρα από έναν όξινο καταλύτη, γενικά το χλωριούχο αλουμίνιο, και λαμβάνει χώρα σε δύο βήματα.

Friedel Crafts Acylation-

Όπως γνωρίζουμε η ακυλίωση Friedel Crafts είναι μια αντίδραση που μπορεί να οριστεί με την προσθήκη μιας ακυλικής ομάδας σε έναν αρωματικό δακτύλιο. Σε αυτή την αντίδραση, χρησιμοποιούμε ένα ακυλοχλωρίδιο ή έναν ακυλοανυδρίτη ως αντιδραστήριο. Η ακυλομάδα στη συνέχεια προστίθεται στον αρωματικό δακτύλιο, και το προϊόν απόδοσης είναι μια κετόνη ή ένας εστέρας.

Η τεχνική που χρησιμοποιείται στο Friedel Crafts Acylation

Η προαναφερθείσα διαδικασία, δηλαδή η ακυλίωση Friedel crafts χρησιμοποιείται για την προσθήκη μιας ακυλικής ομάδας σε έναν αρωματικό δακτύλιο. Η αντίδραση ξεκινά με την προσθήκη ενός ακυλοχλωριδίου σε έναν αρωματικό δακτύλιο. Το ακυλοχλωρίδιο αντικαθίσταται επίσης από ένα πυρηνόφιλο, όπως το αλκοόλ, για να σχηματίσει έναν ακυλιωμένο αρωματικό δακτύλιο.

Ένας μηχανισμός τριών σταδίων εμπλέκεται στην αντίδραση αλκυλίωσης Friedel-Crafts: 

Στάδιο 1:(AlCl3) που ονομάζεται επίσης καταλύτης οξέος Lewis μαζί με αλκυλαλογονίδιο υφίσταται μια διαδικασία αντίδρασης. Το αποτέλεσμα της οποίας είναι η επιβεβαίωση ενός ηλεκτροφιλικού καρβοκατιόντος.

Βήμα 2:Σε αυτό το βήμα, ο αρωματικός δακτύλιος προσβάλλεται από καρβοκατιόν για να σχηματίσει ένα ενδιάμεσο, δηλαδή κατιόν κυκλοεξαδιενυλίου. Έχει ως αποτέλεσμα μια προσωρινή απώλεια της αρωματικότητας της αρένας λόγω της θραύσης του διπλού δεσμού άνθρακα-άνθρακα που υπάρχει.

Βήμα 3:Σε αυτό το βήμα λόγω της αποπρωτονίωσης του ενδιάμεσου, λαμβάνει χώρα αναμόρφωση του διπλού δεσμού άνθρακα-άνθρακα που οδηγεί στην αποκατάσταση της αρωματικότητας στο γαλάκτωμα. Αυτό το πρωτόνιο συνεχίζει να σχηματίζει υδροχλωρικό οξύ, αναγεννώντας τον καταλύτη AlCl3.

Μηχανισμός

Τέσσερα βήματα εμπλέκονται στις ακυλώσεις Friedel-Crafts. Τα βήματα είναι- 

Βήμα 1 

Σε αυτό το στάδιο, δημιουργείται ένα σύμπλοκο και το ακυλαλογονίδιο αντιμετωπίζει την απώλεια ενός ιόντος αλογονιδίου όταν λαμβάνει χώρα μια αντίδραση μεταξύ του καταλύτη οξέος Lewis και του ακυλαλογονιδίου, σχηματίζοντας ένα ιόν ακυλίου που σταθεροποιείται με συντονισμό.

Βήμα 2

Τώρα η αρωματικότητα του δακτυλίου χάνεται προσωρινά λόγω του σχηματισμού ενός συμπλέγματος, λόγω μιας ηλεκτροφιλικής επίθεσης που προκαλείται από το ιόν ακυλίου στον αρωματικό δακτύλιο.

Βήμα 3 

Σε αυτό το βήμα τώρα ο καταλύτης AlCl3 αναμορφώνεται. Σε αυτό το βήμα, πραγματοποιείται αποπρωτονίωση του ενδιάμεσου συμπλόκου, αποκαθιστώντας την αρωματικότητα στον δακτύλιο. Το HCI σχηματίζεται καθώς αυτό το πρωτόνιο προσκολλάται σε ένα ιόν χλωρίου (από το συμπλεγμένο οξύ Lewis).

Βήμα 4 

Σε αυτό το τελευταίο βήμα, το οξυγόνο καρβονυλίου μπορεί να προσβληθεί από τον αναγεννημένο καταλύτη. Επομένως, το προϊόν κετόνης θα πρέπει να απελευθερωθεί προσθέτοντας νερό στα προϊόντα που σχηματίστηκαν στο προηγούμενο βήμα. Επομένως, μέσω της αντίδρασης ακυλίωσης Friedel-Crafts, επιτυγχάνεται το απαραίτητο προϊόν ακυλοβενζολίου.

Συμπέρασμα

Η διαπραγμάτευση μιας ομάδας αλκυλίου για ένα άτομο υδρογόνου σε έναν αρωματικό δακτύλιο μπορεί να ονομαστεί αλκυλίωση Friedel Crafts. Παρόμοια με το χλωριούχο αργίλιο, η αντίδραση καταλύεται από ένα οξύ Lewis. Η ομάδα αλκυλίου είναι γενικά μια μεθυλ ή αιθυλική ομάδα. ενώ, μια αντίδραση που χρησιμοποιείται για την προσθήκη μιας ομάδας ακυλίου σε έναν αρωματικό δακτύλιο είναι γνωστή ως ακυλίωση Friedel Crafts. Η αντίδραση πήρε το όνομά της από τους Charles Friedel και James Crafts, οι οποίοι την περιέγραψαν πρώτοι. Ένα ακυλοχλωρίδιο ή ένας ακυλο ανυδρίτης χρησιμοποιείται σε αυτή την αντίδραση ως αντιδραστήριο. Η ομάδα ακυλίου προστίθεται στον αρωματικό δακτύλιο και το προϊόν απόδοσης είναι μια κετόνη ή ένας εστέρας.