18.9: Sustitución aromática electrófila: alquilación de benceno de Friedel-Crafts

Las reacciones de Friedel-Crafts fueron desarrolladas en 1877 por el químico francés Charles Friedel y el químico estadounidense James Crafts. La alquilación de Friedel-Crafts se refiere a la sustitución de un protón aromático por un grupo alquilo mediante sustitución aromática electrófila. Un catalizador ácido de Lewis, como el cloruro de aluminio, reacciona con un haluro de alquilo para formar un carbocatión. El carbocatión resultante luego reacciona con el anillo aromático y sufre una serie de reordenamientos electrónicos antes de dar el producto final. Por ejemplo, el benceno reacciona con 2-clorobutano en presencia de cloruro de aluminio para formar 2-butilbenceno.

La alquilación comienza con una reacción ácido-base de Lewis en la que el haluro de alquilo reacciona con cloruro de aluminio, lo que da como resultado la formación de un carbocatión electrófilo.

El carbocatión ataca la nube de electrones π del anillo aromático, formando un ion arenio estabilizado por resonancia. La desprotonación del ion arenio restablece la aromaticidad, dando 2-butilbenceno y regenerando el catalizador.

En el caso de los haluros secundarios y terciarios, el carbocatión es el electrófilo que reacciona. En el caso de los haluros de alquilo primarios, el carbocatión primario libre es inestable y difícil de generar. En cambio, un complejo de un haluro de alquilo con cloruro de aluminio actúa como electrófilo.

La alquilación de compuestos aromáticos de Friedel-Crafts fue descubierta por Charles Friedel y James Crafts.

Es una sustitución aromática electrofílica típica en la que el hidrógeno de un anillo aromático se reemplaza por un grupo alquilo.

Por ejemplo, el 2-clorobutano reacciona con el benceno en presencia de cloruro de aluminio, un catalizador ácido de Lewis, para formar 2-butilbenceno.

La alquilación comienza con una reacción ácido-base de Lewis en la que el haluro de alquilo reacciona con el cloruro de aluminio. Luego, el complejo se disocia para formar un carbocatión.

Como electrófilo, el carbocatión reacciona con la π nube de electrones del benceno, formando un ion de arenio estabilizado por resonancia.

Finalmente, la desprotonación del ion arenio restaura la aromaticidad, dando 2-butilbenceno y regenerando el catalizador.

En particular, con haluros secundarios y terciarios, el carbocatión es el electrófilo que reacciona.

Con los haluros de alquilo primarios, el carbocatión primario libre es relativamente inestable.

Por lo tanto, un complejo de haluro de alquilo con cloruro de aluminio sirve como electrófilo.