18.9: Substitution aromatique électrophile : alkylation Friedel-Crafts du benzène

Les réactions Friedel-Crafts ont été développées en 1877 par le chimiste français Charles Friedel et le chimiste américain James Crafts. L'alkylation de Friedel – Crafts fait référence au remplacement d'un proton aromatique par un groupe alkyle via une substitution aromatique électrophile. Un catalyseur acide de Lewis tel que le chlorure d'aluminium réagit avec un halogénure d'alkyle pour former un carbocation. Le carbocation résultant réagit ensuite avec le cycle aromatique et subit une série de réarrangements électroniques avant de donner le produit final. Par exemple, le benzène réagit avec le 2-chlorobutane en présence de chlorure d'aluminium pour former du 2-butylbenzène.

L'alkylation commence par une réaction acide-base de Lewis dans laquelle l'halogénure d'alkyle réagit avec le chlorure d'aluminium, entraînant la formation d'un carbocation électrophile.

Le carbocation attaque le nuage d’électrons π du cycle aromatique, formant un ion arénium stabilisé par résonance. La déprotonation de l'ion arénium restaure l'aromaticité, donnant du 2-butylbenzène et régénérant le catalyseur.

Avec les halogénures secondaires et tertiaires, le carbocation est l'électrophile réagissant. Dans le cas des halogénures d'alkyle primaires, le carbocation primaire libre est instable et difficile à générer. Au lieu de cela, un complexe d’halogénure d’alkyle avec du chlorure d’aluminium agit comme électrophile.

L’alkylation des composés aromatiques par Friedel-Crafts a été découverte par Charles Friedel et James Crafts.

Il s’agit d’une substitution aromatique électrophile typique dans laquelle l’hydrogène d’un cycle aromatique est remplacé par un groupe alkyle.

Par exemple, le 2-chlorobutane réagit avec le benzène en présence de chlorure d’aluminium, un catalyseur acide de Lewis, pour former du 2-butylbenzène.

L’alkylation commence par une réaction acide-base de Lewis dans laquelle l’halogénure d’alkyle réagit avec le chlorure d’aluminium. Le complexe se dissocie alors pour former un carbocation.

En tant qu’électrophile, le carbocation réagit avec le nuage d’électrons π du benzène, formant un ion arénium stabilisé par résonance.

Enfin, la déprotonation de l’ion arénium restaure l’aromaticité, donnant du 2-butylbenzène et régénérant le catalyseur.

Notamment, avec les halogénures secondaires et tertiaires, le carbocation est l’électrophile réactif.

Avec les halogénures d’alkyle primaires, la carbocation primaire libre est relativement instable.

Par conséquent, un complexe d’un halogénure d’alkyle avec du chlorure d’aluminium sert d’électrophile.