Friedel–Crafts 알킬화는 방향족 고리의 알킬화를 포함합니다. 전통적으로 알킬화제는 알킬 할라이드입니다. 할로겐화 알킬 대신 많은 알킬화제를 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 에논과 에폭시드는 양성자가 있는 곳에서 사용될 수 있습니다. 전통적으로 반응은 염화알루미늄과 같은 강한 루이스 산을 촉매로 사용합니다.[6]
이 반응은 알킬 그룹이 프리델-크래프트 반응의 활성제이기 때문에 생성물이 반응물보다 친핵성이 높다는 단점을 가지고 있습니다. 결과적으로 과알킬이 발생할 수 있습니다. 입체 장애는 1,4-디메톡시벤젠의 t-부틸화에서와 같이 알킬화의 수를 제한하기 위해 이용될 수 있습니다.[7]
또한, 이 반응은 5원 또는 6원 고리가 형성될 때 분자 내 의미의 1차 알킬 할라이드에만 유용합니다. 분자간의 경우, 반응은 3차 알킬화제, 일부 2차 알킬화제(카보케이션 재배열이 축퇴된 것), 또는 안정화된 카보케이션을 생성하는 알킬화제(예를 들어, 벤질 또는 알릴릭)로 제한됩니다. 1차 알킬 할라이드의 경우, 카보케이션-유사 복합체(R---X---AlCl(+)(-)3)는 카보케이션재배열 반응을 통해 2차 또는 3차 카보케이션으로부터 유래된 재배열된 생성물을 거의 독점적으로 제공할 것입니다.[8]
Friedel–Crafts 아실화는 방향족 고리의 아실화를 포함합니다. 일반적인 아실화제는 아실 클로라이드입니다. 카르복실산뿐만 아니라 산 무수물도 가능합니다. 대표적인 루이스 산 촉매는 삼염화알루미늄입니다. 그러나 케톤은 AlCl과 같은 루이스3 산과 다소 안정적인 복합체를 형성하기 때문에 촉매가 지속적으로 재생되는 프리델-크래프트 알킬화의 경우와 달리 일반적으로 화학량론적 양 이상의 "촉매"를 사용해야 합니다.[11] 반응 조건은 Friedel-Crafts 알킬화와 유사합니다. 이 반응은 알킬화 반응에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 카보닐기의 전자 인출 효과로 인해 케톤 생성물은 원래 분자보다 항상 반응성이 낮아서 여러 번의 아실화가 일어나지 않습니다. 또한 양전하가 산소 위에 있는 공명 구조에 의해 아실륨 이온이 안정화되기 때문에 카보케이션 재배열도 없습니다.
Friedel–Crafts 아실화의 생존 가능성은 아실 클로라이드 시약의 안정성에 달려 있습니다. 예를 들어, 염화 포르밀은 너무 불안정해서 분리할 수 없습니다. 따라서 Friedel-Crafts 경로를 통해 벤즈알데히드를 합성하려면 염화 포르밀을 제자리에서 합성해야 합니다. 이것은 벤젠을 일산화탄소와 염화수소로 고압으로 처리하고 염화알루미늄과 염화구리의 혼합물로 촉매함으로써 달성되는 Gattermann-Koch 반응에 의해 달성됩니다. Friedel-Crafts 아실화에 의해 얻을 수 있는 간단한 케톤은 산업에서 산화와 같은 대체 방법으로 생산됩니다.
반응 메커니즘
반응은 아실리움 중심의 생성을 통해 진행됩니다. 반응은 AlCl에4− 의한 아레늄 이온의 탈양성자화, AlCl3 촉매의 재생에 의해 완료됩니다. 그러나, 형성된 케톤은 진정한 촉매적 알킬화 반응과는 대조적으로 중간 정도의 루이스 염기로서 강한 루이스 산 알루미늄 삼염화물과 복합체를 형성합니다. 이 복합체의 형성은 일반적으로 반응 조건에서 비가역적입니다. 따라서3, AlCl의 화학량론적 양이 필요합니다. 이 복합체는 수성 작업 시 파괴되어 원하는 케톤을 제공합니다. 예를 들어, 디옥시벤조인의 고전적인 합성은 제한 시약인 페닐아세틸클로라이드와 관련하여 1.1 당량의 AlCl을3 요구합니다.[12] 특정한 경우에, 일반적으로 벤젠 고리가 활성화될 때, 프리델-크래프트 아실화는 촉매량의 더 약한 루이스 산(예: Zn(II) 염) 또는 무수물 또는 심지어 카르복실산 자체를 아실화제로 사용하여 브뢴스테드 산 촉매를 사용하여 수행될 수도 있습니다.
원하는 경우, 생성된 케톤은 후속적으로 Wolff–Kishner 환원 또는 Clemmensen 환원에 의해 해당 알칸 치환기로 환원될 수 있습니다. 최종 결과는 재배열이 불가능하다는 점을 제외하고는 Friedel-Crafts 알킬화와 동일합니다.[13]
히드록시알킬화
아렌은 특정 알데히드 및 케톤과 반응하여 하이드록시 알킬화 생성물을 형성합니다. 예를 들어 글리옥살의 메시틸 유도체와 벤젠의 반응에서:[14]
^L., Williamson, Kenneth (4 January 2016). Macroscale and microscale organic experiments. Masters, Katherine M. (Seventh ed.). Boston, MA, USA. ISBN9781305577190. OCLC915490547.{{cite book}}: CS1 maint: 위치 누락 게시자(링크) CS1 maint: 다중 이름: 작성자 목록(링크)
^Fuson, R. C.; Weinstock, H. H.; Ullyot, G. E. (1935). "A New Synthesis of Benzoins. 2′,4′,6′-Trimethylbenzoin". J. Am. Chem. Soc.57 (10): 1803–1804. doi:10.1021/ja01313a015.
^Grzybowski, M.; Skonieczny, K.; Butenschön, H.; Gryko, D. T. (2013). "Comparison of Oxidative Aromatic Coupling and the Scholl Reaction". Angew. Chem. Int. Ed. 52 (38): 9900–9930. doi:10.1002/anie.201210238. PMID23852649.
^Haworth, Robert Downs (1932). "Syntheses of alkylphenanthrenes. Part I. 1-, 2-, 3-, and 4-Methylphenanthrenes". J. Chem. Soc.: 1125. doi:10.1039/JR9320001125.
