Friedel-Craftsalkylering

Behandeling van een aromatische verbinding met een alkylerend reagens resulteert in een elektrofiele aromatische substitutie die Friedel-Craftsalkylering wordt genoemd. Gewoonlijk wordt een alkylering uitgevoerd met een mengsel van een halogeenalkaan zoals chloormethaan en een sterk lewiszuur zoals aluminiumchloride.

Naast de Friedel-Craftsalkylering is er ook de Friedel-Craftsacylering.
Hoewel strikt genomen geen alkylering is het reactiemechanisme voor de chlorering en bromering van de aromatische ring geheel analoog aan de hier beschreven alkylering: lees voor de alkylgroep in de voorbeelden een tweede halogeenatoom en de reactie wordt een halogenering.

Reactiemechanisme

De Friedel-Craftsalkylering van benzeen met een halogeenalkaan zou kunnen worden opgevat als een nucleofiele substitutie aan het halogeenalkaan door de aromatische ring^[1]. Twee mechanismen komen in aanmerking voor deze substitutiereactie, S_N1 en S_N2. Het S_N1 mechanisme bij een chlooralkaan is dan als volgt:

Het S_N2 mechanisme wordt hieronder getoond aan de hand van de reactie tussen broommethaan en benzeen:

Bij methylering mag men verwachten dat het S_N1 mechanisme niet optreedt omdat het methylkation zeer instabiel is. Het S_N2 mechanisme ligt dan meer voor de hand. Waarnemingen bij de methylering van tolueen, enerzijds met CH₃Br, broommethaan, anderzijds met CH₃I, joodmethaan, ondersteunen het S_N2 mechanisme. Methylering met broommethaan levert een mengsel van ortho-, metha- en para-xyleen dat anders is samengesteld dan het mengsel dat ontstaat bij methylering met joodmethaan, zie de volgende tabel.

Percentages ortho-, meta- en para-xyleen^[1]
methyleringsmiddel	Percentage ortho-xyleen	Percentage meta-xyleen	Percentage para-xyleen
broommethaan	54	17	29
joodmethaan	49	11	40

Bij methylering volgens het S_N1 mechanisme met het carbocation CH₃ zouden de waarden bij beide methyleringsmiddelen hetzelfde zijn geweest. Bij alkylgroepen met stabielere carbokationen, zoals de t-butylgroep, wordt de benzeenring wel via het S_N1 mechanisme door het carbokation zelf aangevallen.

Bronnen, noten en/of referenties

R. Breslow, Organic Reaction Mechanisms, an Introduction (New York: W. A. Benjamin, 1969), hoofdstuk 5

↑ ^a ^b Breslow p. 151

[Breslow_p._151-1] Breslow p. 151

[1]