Реакция Фриделя – Крафтса

редактировать
Реакция Фриделя-Крафтса
Названный в честь Чарльз Фридель Джеймс Ремесла
Тип реакции Реакция сцепления
Идентификаторы
Идентификатор онтологии RSC RXNO: 0000369

В реакции Фриделя-Крафтса представляют собой набор реакций, разработанных Чарльз Фридель и Джеймс ремесел в 1877 году, чтобы прикрепить заместители к ароматическим кольцом. Реакции Фриделя – Крафтса бывают двух основных типов: реакции алкилирования и реакции ацилирования. Оба протекают путем электрофильного ароматического замещения.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Алкилирование по Фриделю – Крафтсу
  • 2 Деалкилирование Фриделя – Крафтса
  • 3 Ацилирование Фриделя-Крафтса
    • 3.1 Механизм реакции
  • 4 Гидроксиалкилирование по Фриделю – Крафтсу
  • 5 Объем и варианты
    • 5.1 Красители
    • 5.2 реакции Хаворта
    • 5.3 Тест Фриделя – Крафтса для ароматических углеводородов
  • 6 См. Также
  • 7 ссылки
    • 7.1 Реакции Фриделя – Крафтса опубликованы на сайте Organic Syntheses

Алкилирование Фриделя – Крафтса

Алкилирование Фриделя-Крафтса
Названный в честь Чарльз Фридель Джеймс Ремесла
Тип реакции Реакция сцепления
Идентификаторы
Портал органической химии фридел-ремесло-алкилирование
Идентификатор онтологии RSC RXNO: 0000046

Фридель-Крафтс алкилирование включает алкилирование ароматического кольца с алкилгалогенидом с использованием сильной кислоты Льюиса, такие как хлорид алюминия, хлорид железа, или другим MX н реагент, в качестве катализатора. Общий механизм для третичных алкилгалогенидов показан ниже.

Механизм алкилирования Фриделя-Крафтса

Для первичных (и, возможно, вторичных) алкилгалогенидов более вероятно участие карбокатион-подобного комплекса с кислотой Льюиса [R (+) --- (X --- MX n) (-) ], а не бесплатный карбокатион.

Недостатком этой реакции является то, что продукт более нуклеофильный, чем реагент, поскольку алкильные группы являются активаторами реакции Фриделя-Крафтса. Следовательно, может происходить сверхалкилирование. Стерические затруднения можно использовать для ограничения числа алкилирования, как в случае трет- бутилирования 1,4-диметоксибензола.

трет-бутилирование 1,4-диметоксибензола

Кроме того, реакция полезна только для первичных алкилгалогенидов во внутримолекулярном смысле, когда образуется 5- или 6-членное кольцо. Для межмолекулярного случая реакция ограничивается третичными алкилирующими агентами, некоторыми вторичными алкилирующими агентами (теми, для которых карбокатионная перегруппировка является вырожденной) или алкилирующими агентами, которые дают стабилизированные карбокатионы (например, бензильные или аллильные). В случае первичных алкилгалогенидов карбокатионоподобный комплекс (R (+) --- X --- Al (-) Cl 3) будет подвергаться реакции перегруппировки карбокатиона с образованием почти исключительно перегруппированного продукта, полученного из вторичного или третичный карбокатион.

Алкилирование не ограничивается алкилгалогенидами: реакции Фриделя – Крафтса возможны с любым карбокатионным промежуточным продуктом, например, производным от алкенов и протонной кислоты, кислоты Льюиса, енонов и эпоксидов. Примером может служить синтез неофилхлорида из бензола и металлилхлорида:

H 2 C = C (CH 3) CH 2 Cl + C 6 H 6 → C 6 H 5 C (CH 3) 2 CH 2 Cl

В одном исследовании электрофилом является ион бромония, полученный из алкена и NBS :

Алкилирование по Фриделю – Крафтсу алкеном.

Полагают, что в этой реакции трифлат самария (III) активирует донор галогена NBS в образовании иона галогена.

Деалкилирование Фриделя – Крафтса

Было выдвинуто предположение, что алкилирование Фриделя-Крафтса обратимо. В реакции ретро-Фриделя-Крафтса или деалкилировании Фриделя-Крафтса алкильные группы удаляются в присутствии протонов или другой кислоты Льюиса.

Например, в многократном добавлении бромистого этила в бензол, орто- и пару замещение, как ожидается, после первого этапа, поскольку монозамещении алкильной группа, представляет собой активирующая группа. Однако реальным продуктом реакции является 1,3,5-триэтилбензол со всеми алкильными группами в качестве мета- заместителя. Термодинамический контроль реакции гарантирует, что термодинамически благоприятное мета- замещение с минимизированными стерическими препятствиями превалирует над менее благоприятным орто- и пара- замещением за счет химического уравновешивания. Таким образом, конечный продукт реакции является результатом серии алкилирования и деалкилирования.

синтез 2,4,6-триэтилбензола

Ацилирование Фриделя – Крафтса

Ацилирование Фриделя-Крафтса
Названный в честь Чарльз Фридель Джеймс Ремесла
Тип реакции Реакция сцепления
Идентификаторы
Портал органической химии фридел-ремесла-ацилирование
Идентификатор онтологии RSC RXNO: 0000045

Ацилирование Фриделя-Крафтса включает ацилирование ароматических колец. Типичными ацилирующими агентами являются ацилхлориды. Типичными кислотными катализаторами Льюиса являются кислоты и трихлорид алюминия. Однако, поскольку полученный кетон образует довольно стабильный комплекс с кислотами Льюиса, такими как AlCl 3, обычно необходимо использовать стехиометрическое количество или более «катализатора», в отличие от случая алкилирования Фриделя-Крафтса, в котором катализатор постоянно регенерирован. Ацилирование Фриделя – Крафтса также возможно с ангидридами кислот. Условия реакции аналогичны алкилированию по Фриделю – Крафтсу. Эта реакция имеет несколько преимуществ по сравнению с реакцией алкилирования. Из-за электроноакцепторного эффекта карбонильной группы кетонный продукт всегда менее реакционноспособен, чем исходная молекула, поэтому множественное ацилирование не происходит. Также отсутствуют карбокатионные перегруппировки, поскольку ион ацилия стабилизируется резонансной структурой, в которой положительный заряд находится на кислороде.

Обзор ацилирования Фриделя – Крафтса

Жизнеспособность ацилирования Фриделя – Крафтса зависит от стабильности ацилхлоридного реагента. Формилхлорид, например, слишком нестабилен, чтобы его можно было выделить. Таким образом, синтез бензальдегида по пути Фриделя – Крафтса требует синтеза формилхлорида in situ. Это достигается с помощью реакции Гаттермана-Коха, осуществляют путем обработки бензола моноксида углерода и хлористого водорода при высоком давлении, катализируемой смеси хлорида алюминия и хлорида одновалентной меди.

Механизм реакции

Реакция протекает через образование ацилиевого центра. Реакция завершается депротонированием иона арения с помощью AlCl 4 -, регенерируя катализатор AlCl 3. Однако, в отличие от настоящей реакции каталитического алкилирования, образующийся кетон представляет собой умеренное основание Льюиса, которое образует комплекс с сильным трихлоридом алюминия кислоты Льюиса. Образование этого комплекса обычно необратимо в условиях реакции. Таким образом, требуется стехиометрическое количество AlCl 3. Комплекс разрушается при водной обработке с получением желаемого кетона. Например, классический синтез дезоксибензоина требует 1,1 эквивалента AlCl 3 по отношению к ограничивающему реагенту, фенилацетилхлориду. В некоторых случаях, как правило, когда бензольное кольцо активировано, ацилирование Фриделя-Крафтса также можно проводить с каталитическими количествами более мягкой кислоты Льюиса (например, солей Zn (II)) или кислотного катализатора Бренстеда с использованием ангидрида или даже карбоновой кислоты. сам по себе как агент ацилирования.

FC acylation Mechanism.png

Если желательно, полученный кетон может быть впоследствии восстановлен до соответствующего алканового заместителя либо восстановлением Вольфа-Кишнера, либо восстановлением Клемменсена. Конечный результат такой же, как и при алкилировании Фриделя – Крафтса, за исключением того, что перегруппировка невозможна.

Гидроксиалкилирование Фриделя – Крафтса

Арены реагируют с некоторыми альдегидами и кетонами с образованием гидроксиалкилированных продуктов, например, в реакции мезитильного производного глиоксаля с бензолом:

Гидроксиалкилирование Фриделя – Крафтса

Как правило, альдегидная группа является более реакционной электрофильной группой, чем фенон.

Объем и варианты

Эта реакция связана с несколькими классическими названными реакциями:

Богерт-Кука Синтез.png

  • Синтез Darzens-Неницеска кетонов (1910, 1936) включает ацилирование циклогексен с ацетилхлоридом в methylcyclohexenylketone.
  • В связанном с ним восстановительном ацилировании Неницеску (1936) добавлен насыщенный углеводород, что делает его восстановительным ацилированием до метилциклогексилкетона.
  • Реакция Ненки (1881 г.) представляет собой ацетилирование фенолов кислотами в присутствии хлорида цинка.
  • В зеленой химии изменении хлорид алюминия заменяются графитом в алкилировании п - ксилоле с 2-бромбутаном. Этот вариант не будет работать с первичными галогенидами, из которых предполагается меньшее участие карбокатиона.

Красители

Реакции Фриделя-Крафтса были использованы в синтезе нескольких триарилметановых и ксантеновых красителей. Примерами являются синтез тимолфталеина (индикатора pH) из двух эквивалентов тимола и фталевого ангидрида :

Синтез тимолфталеина

Реакция фталевого ангидрида с резорцином в присутствии хлорида цинка дает флуорофор флуоресцеин. Замена резорцина на N, N-диэтиламинофенол в этой реакции дает родамин B :

Синтез родамина B

Реакции Хаворта

Реакция Хаворта - классический метод синтеза 1-тетралона. В этой реакции бензол взаимодействует с янтарным ангидридом, промежуточный продукт восстанавливается, и происходит второе ацилирование FC с добавлением кислоты.

Реакция Хаворта

В родственной реакции фенантрен синтезируется из нафталина и янтарного ангидрида в серии стадий, которые начинаются с ацилирования FC.

Синтез фенантрена Haworth

Тест Фриделя – Крафтса для ароматических углеводородов

Взаимодействие хлороформа с ароматическими соединениями с использованием катализатора хлорида алюминия дает триарилметаны, которые часто ярко окрашены, как в случае с триарилметановыми красителями. Это стендовый тест для ароматических соединений.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Friedel, C.; Crafts, JM (1877) "Sur une nouvelle méthode générale de synthèse d'hydrocarbures, d'acétones, и т. Д." Compt. Ренд., 84: 1392 и 1450.
  2. ^ Цена, CC (1946). «Алкилирование ароматических соединений по методу Фриделя-Крафтса». Орг. Реагировать. 3: 1. doi : 10.1002 / 0471264180.or003.01. ISBN   0471264180.
  3. Перейти ↑ Groves, JK (1972). "Ацилирование алкенов по Фриделю-Крафтсу". Chem. Soc. Rev. 1: 73. DOI : 10.1039 / cs9720100073.
  4. ^ Eyley, SC (1991). «Алифатическая реакция Фриделя – Крафтса». Компр. Орг. Synth. 2: 707–731. DOI : 10.1016 / B978-0-08-052349-1.00045-7. ISBN   978-0-08-052349-1.
  5. ^ Хини, Х. (1991). "Бимолекулярная ароматическая реакция Фриделя – Крафтса". Компр. Орг. Synth. 2: 733–752. DOI : 10.1016 / B978-0-08-052349-1.00046-9. ISBN   978-0-08-052349-1.
  6. ^ Rueping, M.; Nachtsheim, BJ (2010). «Обзор новых разработок в алкилировании Фриделя – Крафтса - от зеленой химии до асимметричного катализа». Beilstein J. Org. Chem. 6 (6): 6. DOI : 10,3762 / bjoc.6.6. PMC   2870981. PMID   20485588.
  7. ^ a b Смит, Майкл Б.; Март, Джерри (2007), Расширенная органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN   978-0-471-72091-1
  8. ^ Л., Уильямсон, Кеннет (4 января 2016 г.). Макромасштабные и микромасштабные органические эксперименты. Мастерс, Кэтрин М. (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс, США. ISBN   9781305577190. OCLC   915490547.
  9. ^ Смит, WT младший; Селлас, JT (1963). «Неофилхлорид». Органический синтез.
  10. ^ Хаджра, S.; Maji, B.; Бар, С. (2007). "Катализируемое трифлатом самария галоген-промотированное алкилирование Фриделя – Крафтса алкенами". Орг. Lett. 9 (15): 2783–2786. DOI : 10.1021 / ol070813t. PMID   17585769.
  11. ^ Anslyn, E.; Уоллес, штат Кентукки; Hanes, R.; Мори, Дж.; Килвей, КВ; Сигел, Дж. (2005). «Получение 1,3,5-трис (аминометил) -2,4,6-триэтилбензола из двух универсальных 1,3,5-три (галогензамещенных) 2,4,6-триэтилбензольных производных». Синтез. 2005 (12): 2080–2083. DOI : 10,1055 / с-2005-869963.
  12. ^ Норман, Ричард Освальд Чендлер; Коксон, Джеймс Моррис (1993). Принципы органического синтеза (3-е изд.). Лондон: Blackie Academic amp; Professional. ISBN   0751401269. OCLC   27813843.
  13. ^ Сомервилл, LF; Аллен, CFH (1933). «β-Бензоилпропионовая кислота». Органический синтез. 13: 12. DOI : 10,15227 / orgsyn.013.0012.
  14. ^ "Дезоксибензоин". www.orgsyn.org. Проверено 26 января 2019.
  15. ^ Ацилирование Friedel-Crafts. Organic-chemistry.org. Проверено 11 января 2014.
  16. ^ Fuson, RC; Weinstock, HH; Уллёт, Г.Е. (1935). «Новый синтез бензоинов. 2 ', 4', 6'-триметилбензоин». Варенье. Chem. Soc. 57 (10): 1803–1804. DOI : 10.1021 / ja01313a015.
  17. ^ Клемменсен, Э. (1913). "Reduktion von Ketonen und Aldehyden zu den entsprechenden Kohlenwasserstoffen unter Anwendung von amalgamiertem Zink und Salzsäure". Chemische Berichte. 46 (2): 1837–1843. DOI : 10.1002 / cber.19130460292.
  18. ^ Клемменсен, Э. (1914). "Uber eine allgemeine Methode zur Reduktion der Carbonylgruppe in Aldehyden und Ketonen zur Methylengruppe". Chemische Berichte. 47: 51–63. DOI : 10.1002 / cber.19140470108.
  19. ^ Клемменсен, Э. (1914). "Uber eine allgemeine Methode zur Reduktion der Carbonylgruppe in Aldehyden und Ketonen zur Methylengruppe. (III. Mitteilung.)". Chemische Berichte. 47: 681–687. DOI : 10.1002 / cber.191404701107.
  20. ^ Gattermann, L.; Кох, JA (1897). "Ароматический альдегид Eine Synthese". Бер. 30 (2): 1622–1624. DOI : 10.1002 / cber.18970300288.
  21. ^ Л. Гаттерманн; В. Берхельманн (1898). «Синтезированный ароматический оксиальдегид». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 31 (2): 1765–1769. DOI : 10.1002 / cber.18980310281.
  22. ^ Hoesch, Курт (1915). "Eine neue Synthese aromatischer Ketone. I. Darstellung einiger Phenol-ketone". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 48 (1): 1122–1133. DOI : 10.1002 / cber.191504801156.
  23. ^ Houben, J. (1926). "Uber die Kern-Kondensation von Phenolen und Phenol-äthern mit Nitrilen zu Phenol- und Phenol-äther-Ketimiden und -Ketonen (I.)". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (серии A и B). 59 (11): 2878–2891. DOI : 10.1002 / cber.19260591135.
  24. Перейти ↑ MB Smith, J March. Мартовская продвинутая органическая химия (Wiley, 2001) ( ISBN   0-471-58589-0 )
  25. ^ Grzybowski, M.; Skonieczny, K.; Butenschön, H.; Грыко, ДТ (2013). «Сравнение окислительного ароматического сочетания и реакции Шолля». Энгью. Chem. Int. Эд. 52 (38): 9900–9930. DOI : 10.1002 / anie.201210238. PMID   23852649.
  26. ^ Zincke, Th. ; Зуль. Р. (1906). "Ueber die Einwirkung von Tetrachlorkohlenstoff und Aluminiumchlorid auf p -Kresol und p -Kresolderivate". Chemische Berichte. 39 (4): 4148–4153. DOI : 10.1002 / cber.190603904115.
  27. ^ Блан, Гюстав Луи (1923). Бюллетень химического общества Франции [4]. 33: 313–319. Отсутствует или пусто |title=( справка )
  28. ^ G. Grassi и C. Maselli (1898) "Su alcuni diverati clorurati de trossimetilene" (О некоторых хлорированных производных 1,3,5-триоксана), Gazzetta Chimica Italiana, 28 (часть 2): 477-500; см. особенно стр. 495.
  29. ^ Эта реакция с пятиокиси фосфора : Kamp, JVD; Мозеттиг, Э. (1936). «Транс- и цис-октагидрофенантрена». Журнал Американского химического общества. 58 (6): 1062–1063. DOI : 10.1021 / ja01297a514.
  30. ^ Nencki, M.; Зибер, Н. (1881). "Ueber die Verbindungen der ein- und zweibasischen Fettsäuren mit Phenolen". J. Prakt. Chem. (на немецком). 23: 147–156. DOI : 10.1002 / prac.18810230111.
  31. ^ Середа, Григорий А.; Раджпара, Викул Б. (2007). «Зеленая альтернатива алкилированию ксилола хлоридом алюминия». J. Chem. Educ. 2007 (84): 692. Bibcode : 2007JChEd..84..692S. DOI : 10.1021 / ed084p692.
  32. ^ McCullagh, Джеймс V.; Даггетт, Келли А. (2007). «Синтез триарилметановых и ксантеновых красителей с использованием реакций электрофильного ароматического замещения». J. Chem. Educ. 84 (11): 1799. Bibcode : 2007JChEd..84.1799M. DOI : 10.1021 / ed084p1799.
  33. ^ Хаворт, Роберт Даунс (1932). «Синтезы алкилфенантренов. Часть I. 1-, 2-, 3- и 4-метилфенантрены». J. Chem. Soc. : 1125 DOI : 10.1039 / JR9320001125.
  34. ^ Ли, Джи Джек (2003). Назовите реакции: сборник подробных механизмов реакции, Springer, ISBN   3-540-40203-9, стр. 175.
  35. ^ Джон С. Гилберт., Стивен Ф. Мартин. Brooks / Cole CENGAGE Learning, 2011. стр. 872. 25.10 Ароматические углеводороды и арилгалогениды - Классификационный тест. ISBN   978-1-4390-4914-3

Реакции Фриделя – Крафтса опубликованы на сайте Organic Syntheses

Последняя правка сделана 2023-04-04 11:35:35
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте