18.9: Substituição Eletrofílica Aromática: Alquilação de Friedel-Crafts do Benzeno

As reações de Friedel-Crafts foram desenvolvidas em 1877 pelo químico francês Charles Friedel e pelo químico americano James Crafts. A alquilação de Friedel-Crafts refere-se à substituição de um próton aromático por um grupo alquil por meio de substituição eletrofílica aromática. Um catalisador ácido de Lewis, como o cloreto de alumínio, reage com um haleto de alquila para formar um carbocátion. O carbocátion resultante reage então com o anel aromático e passa por uma série de rearranjos eletrônicos antes de dar o produto final. Por exemplo, o benzeno reage com o 2-clorobutano na presença de cloreto de alumínio para formar 2-butilbenzeno.

A alquilação começa com uma reação ácido-base de Lewis na qual o haleto de alquila reage com o cloreto de alumínio, resultando na formação de um carbocátion eletrofílico.

O carbocátion ataca a nuvem de elétrons π do anel aromático, formando um íon arênio estabilizado por ressonância. A desprotonação do íon arênio restaura a aromaticidade, dando 2-butilbenzeno e regenerando o catalisador.

Com haletos secundários e terciários, o carbocátion é o eletrófilo reativo. No caso de haletos de alquila primários, o carbocátion primário livre é instável e difícil de gerar. Em vez disso, um complexo de haleto de alquila com cloreto de alumínio atua como eletrófilo.

A alquilação de compostos aromáticos de Friedel-Crafts foi descoberta por Charles Friedel e James Crafts.

É uma substituição aromática eletrofílica típica na qual o hidrogênio de um anel aromático é substituído por um grupo alquila.

Por exemplo, o 2-clorobutano reage com o benzeno na presença de cloreto de alumínio, um catalisador ácido de Lewis, para formar 2-butilbenzeno.

A alquilação começa com uma reação ácido-base de Lewis na qual o haleto de alquila reage com cloreto de alumínio. O complexo então se dissocia para formar um carbocátion.

Como eletrófilo, o carbocátion reage com a π nuvem de elétrons do benzeno, formando um íon arenium estabilizado por ressonância.

Finalmente, a desprotonação do íon arenium restaura a aromaticidade, dando 2-butilbenzeno e regenerando o catalisador.

Notavelmente, com haletos secundários e terciários, o carbocátion é o eletrófilo reagente.

Com halogenetos de alquila primários, o carbocátion primário livre é relativamente instável.

Portanto, um complexo de um haleto de alquila com cloreto de alumínio serve como eletrófilo.