Reação de Friedel – Crafts - Friedel–Crafts reaction
Reação de Friedel-Crafts | |
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Nomeado após |
Artesanato Charles Friedel James |
Tipo de reação | Reação de acoplamento |
Identificadores | |
ID de ontologia RSC | RXNO: 0000369 |
As reações de Friedel-Crafts são um conjunto de reações desenvolvidas por Charles Friedel e James Crafts em 1877 para anexar substituintes a um anel aromático . As reações de Friedel-Crafts são de dois tipos principais: reações de alquilação e reações de acilação . Ambos procedem por substituição aromática eletrofílica .
Alquilação Friedel-Crafts
Alquilação de Friedel-Crafts | |
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Nomeado após |
Artesanato Charles Friedel James |
Tipo de reação | Reação de acoplamento |
Identificadores | |
Portal de Química Orgânica | fredel-artesanato-alquilação |
ID de ontologia RSC | RXNO: 0000046 |
A alquilação de Friedel-Crafts envolve a alquilação de um anel aromático com um haleto de alquila usando um ácido de Lewis forte , como cloreto de alumínio , cloreto férrico ou outro reagente MX n , como catalisador . O mecanismo geral para halogenetos de alquil terciários é mostrado abaixo.
Para halogenetos de alquil primários (e possivelmente secundários), um complexo semelhante a carbocátions com o ácido de Lewis, [R (+) --- (X --- MX n ) (-) ] é mais provável de estar envolvido, em vez de um carbocátion livre.
Essa reação tem a desvantagem de que o produto é mais nucleofílico do que o reagente, pois os grupos alquil são ativadores da reação de Friedel-Crafts . Consequentemente, pode ocorrer superalquilação. O impedimento estérico pode ser explorado para limitar o número de alquilações, como na t- butilação de 1,4-dimetoxibenzeno.
Além disso, a reação é apenas útil para halogenetos de alquil primários em um sentido intramolecular quando um anel de 5 ou 6 membros é formado. Para o caso intermolecular, a reação é limitada a agentes alquilantes terciários , alguns agentes alquilantes secundários (aqueles para os quais o rearranjo de carbocátions é degenerado) ou agentes alquilantes que produzem carbocations estabilizados (por exemplo, benzílicos ou alílicos). No caso de halogenetos de alquil primários, o complexo semelhante a carbocátions (R (+) --- X --- Al (-) Cl 3 ) sofrerá uma reação de rearranjo de carbocátions para dar quase exclusivamente o produto rearranjado derivado de um secundário ou carbocátion terciário.
As alquilações não estão limitadas a haletos de alquila: as reações de Friedel-Crafts são possíveis com qualquer intermediário carbocátio , como aqueles derivados de alquenos e um ácido prótico , ácido de Lewis , enonas e epóxidos . Um exemplo é a síntese de cloreto de neofila a partir de benzeno e cloreto de metalila :
- H 2 C = C (CH 3 ) CH 2 Cl + C 6 H 6 → C 6 H 5 C (CH 3 ) 2 CH 2 Cl
Em um estudo, o eletrófilo é um íon bromônio derivado de um alceno e NBS :
Nesta reação, acredita-se que o triflato de samário (III) ativa o doador de halogênio NBS na formação de íons halônio.
Friedel-Crafts desalquilação
A alquilação de Friedel-Crafts foi considerada reversível . Em uma reação retro-Friedel-Crafts ou desalquilação de Friedel-Crafts , os grupos alquil são removidos na presença de prótons ou outro ácido de Lewis .
Por exemplo, em uma adição múltipla de brometo de etila ao benzeno , a substituição orto e para é esperada após a primeira etapa de monossubstituição porque um grupo alquil é um grupo de ativação . No entanto, o produto da reação real é 1,3,5-trietilbenzeno com todos os grupos alquil como um substituinte meta . O controle da reação termodinâmica garante que a substituição meta termodinamicamente favorecida com impedimento estérico minimizado prevalece sobre a substituição orto e para menos favorável por equilíbrio químico . O produto final da reação é, portanto, o resultado de uma série de alquilações e desalquilações.
Acilação de Friedel-Crafts
Acilação de Friedel-Crafts | |
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Nomeado após |
Artesanato Charles Friedel James |
Tipo de reação | Reação de acoplamento |
Identificadores | |
Portal de Química Orgânica | fredel-artesanato-acilação |
ID de ontologia RSC | RXNO: 0000045 |
A acilação de Friedel-Crafts envolve a acilação de anéis aromáticos. Os agentes de acilação típicos são cloretos de acila . Os catalisadores de ácido de Lewis típicos são ácidos e tricloreto de alumínio. No entanto, como o produto cetona forma um complexo bastante estável com ácidos de Lewis, como AlCl 3 , uma quantidade estequiométrica ou mais do "catalisador" geralmente deve ser empregada, ao contrário do caso da alquilação de Friedel-Crafts, em que o catalisador está constantemente regenerado. A acilação de Friedel-Crafts também é possível com anidridos de ácido . As condições de reação são semelhantes à alquilação de Friedel-Crafts. Esta reação tem várias vantagens sobre a reação de alquilação. Devido ao efeito de retirada de elétrons do grupo carbonila , o produto cetona é sempre menos reativo do que a molécula original, portanto, múltiplas acilações não ocorrem. Além disso, não há rearranjos de carbocátions , pois o íon acílio é estabilizado por uma estrutura de ressonância na qual a carga positiva está no oxigênio.
A viabilidade da acilação de Friedel-Crafts depende da estabilidade do reagente cloreto de acila. O cloreto de formila, por exemplo, é muito instável para ser isolado. Assim, a síntese de benzaldeído pela via de Friedel-Crafts requer que o cloreto de formila seja sintetizado in situ . Isso é realizado pela reação Gattermann-Koch , realizada pelo tratamento do benzeno com monóxido de carbono e cloreto de hidrogênio sob alta pressão, catalisada por uma mistura de cloreto de alumínio e cloreto cuproso .
Mecanismo de reação
A reação prossegue através da geração de um centro de acílio. A reação é completada pela desprotonação do íon arênio pelo AlCl 4 - , regenerando o catalisador AlCl 3 . No entanto, em contraste com a reação de alquilação verdadeiramente catalítica, a cetona formada é uma base de Lewis moderada, que forma um complexo com o forte tricloreto de alumínio de ácido de Lewis. A formação deste complexo é tipicamente irreversível em condições de reação. Assim, uma quantidade estequiométrica de AlCl 3 é necessária. O complexo é destruído após processamento aquoso para dar a cetona desejada. Por exemplo, a síntese clássica de chamadas desoxibenzoína para 1,1 equivalentes de AlCl 3 em relação ao reagente de limitação, cloreto de fenilacetilo. Em certos casos, geralmente quando o anel de benzeno é ativado, a acilação de Friedel-Crafts também pode ser realizada com quantidades catalíticas de um ácido de Lewis mais suave (por exemplo, sais de Zn (II)) ou um catalisador de ácido de Brønsted usando o anidrido ou mesmo o ácido carboxílico como o agente de acilação.
Se desejado, a cetona resultante pode ser subsequentemente reduzida ao substituinte alcano correspondente por redução de Wolff-Kishner ou redução de Clemmensen . O resultado líquido é o mesmo que a alquilação de Friedel-Crafts, exceto que o rearranjo não é possível.
Hidroxialquilação de Friedel-Crafts
Os arenos reagem com certos aldeídos e cetonas para formar os produtos hidroxialquilados, por exemplo, na reação do derivado mesitil de glioxal com benzeno:
Como de costume, o grupo aldeído é mais eletrófilo reativo do que a fenona .
Escopo e variações
Esta reação está relacionada a várias reações nomeadas clássicas:
- O produto de reação acilado pode ser convertido no produto alquilado por meio de uma redução de Clemmensen .
- A reação Gattermann-Koch pode ser usada para sintetizar benzaldeído a partir do benzeno.
- A reação de Gatterman descreve reações de areno com ácido cianídrico.
- A reação de Houben-Hoesch descreve reações de areno com nitrilos.
- Uma modificação da reação com um éster fenílico aromático como reagente é chamada de rearranjo de Fries .
- Na reação de Scholl, dois arenos se acoplam diretamente (às vezes chamados de arilação de Friedel-Crafts ).
- Na reação Zincke-Suhl, o p- cresol é alquilado a uma ciclohexadienona com tetraclorometano.
- Na clorometilação de Blanc, um grupo clorometil é adicionado a um areno com formaldeído, ácido clorídrico e cloreto de zinco.
- A síntese de Bogert-Cook (1933) envolve a desidratação e isomerização de 1-β-feniletilciclohexanol para o derivado octa-hidro de fenantreno
- A síntese de cetonas de Darzens-Nenitzescu (1910, 1936) envolve a acilação de ciclohexeno com cloreto de acetila em metilciclohexenilcetona.
- Na acilação redutiva de Nenitzescu (1936), um hidrocarboneto saturado é adicionado tornando-o uma acilação redutiva em metilciclohexilcetona
- A reação de Nencki (1881) é a acetilação do anel de fenóis com ácidos na presença de cloreto de zinco.
- Em uma variação da química verde, o cloreto de alumínio é substituído por grafite em uma alquilação de p- xileno com 2-bromobutano . Esta variação não funcionará com haletos primários dos quais menos envolvimento de carbocátions é inferido.
Tinturas
As reações de Friedel-Crafts têm sido usadas na síntese de vários corantes triarilmetano e xanteno . Exemplos são a síntese de timolftaleína (um indicador de pH) a partir de dois equivalentes de timol e anidrido ftálico :
Uma reação de anidrido ftálico com resorcinol na presença de cloreto de zinco dá o fluoróforo fluoresceína . Substituir o resorcinol por N, N-dietilaminofenol nesta reação dá a rodamina B :
Reações de Haworth
A reação de Haworth é um método clássico para a síntese de 1-tetralona . Nesta reação, o benzeno é reagido com anidrido succínico , o produto intermediário é reduzido e uma segunda acilação de FC ocorre com adição de ácido.
Em uma reação relacionada, o fenantreno é sintetizado a partir do naftaleno e do anidrido succínico em uma série de etapas que começam com a acilação do FC.
Teste de Friedel-Crafts para hidrocarbonetos aromáticos
A reação do clorofórmio com compostos aromáticos usando um catalisador de cloreto de alumínio dá triarilmetanos, que são frequentemente coloridos, como é o caso dos corantes de triarilmetano. Este é um teste de bancada para compostos aromáticos.
Veja também
- Óxido de etileno
- Família Friedel , uma linhagem rica de cientistas franceses
- Hidrodealquilação
- Transalquilação
Referências
- ^ Friedel, C .; Artesanato, JM (1877) "Sur une nouvelle méthode générale de synthèse d'hydrocarbures, d'acétones, etc.," Compt. Rend. , 84 : 1392 e 1450 .
- ^ Price, CC (1946). "A alquilação de compostos aromáticos pelo método de Friedel-Crafts". Org. Reaja . 3 : 1. doi : 10.1002 / 0471264180.or003.01 . ISBN 0471264180.
- ^ Groves, JK (1972). "A acilação de Friedel-Crafts dos alcenos". Chem. Soc. Rev. 1 : 73. doi : 10.1039 / cs9720100073 .
- ^ Eyley, SC (1991). "The Aliphatic Friedel – Crafts Reaction". Compr. Org. Synth . 2 : 707–731. doi : 10.1016 / B978-0-08-052349-1.00045-7 . ISBN 978-0-08-052349-1.
- ^ Heaney, H. (1991). "The Bimolecular Aromatic Friedel – Crafts Reaction". Compr. Org. Synth . 2 : 733–752. doi : 10.1016 / B978-0-08-052349-1.00046-9 . ISBN 978-0-08-052349-1.
- ^ Rueping, M .; Nachtsheim, BJ (2010). "Uma revisão dos novos desenvolvimentos na alquilação de Friedel-Crafts - da química verde à catálise assimétrica" . Beilstein J. Org. Chem . 6 (6): 6. doi : 10.3762 / bjoc.6.6 . PMC 2870981 . PMID 20485588 .
- ^ a b Smith, Michael B .; Março, Jerry (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure (6ª ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
- ^ L., Williamson, Kenneth (4 de janeiro de 2016). Experimentos orgânicos em macro e microescala . Masters, Katherine M. (sétima ed.). Boston, MA, EUA. ISBN 9781305577190. OCLC 915490547 .
- ^ Smith, WT Jr .; Sellas, JT (1963). "Cloreto de neofilo" . Sínteses orgânicas .
- ^ Hajra, S .; Maji, B .; Bar, S. (2007). "Alquilação de Friedel – Crafts promovida por halogênio catalisado por triflato de samário com alquenos". Org. Lett. 9 (15): 2783–2786. doi : 10.1021 / ol070813t . PMID 17585769 .
- ^ Anslyn, E .; Wallace, KJ; Hanes, R .; Morey, J .; Kilway, KV; Siegel, J. (2005). "Preparação de 1,3,5-Tris (aminometil) -2,4,6-trietilbenzeno de Two Versatile 1,3,5-Tri (halosubstituído) 2,4,6-Trietilbenzeno Derivatives". Síntese . 2005 (12): 2080–2083. doi : 10.1055 / s-2005-869963 .
- ^ Norman, Richard Oswald Chandler; Coxon, James Morriss (1993). Princípios de síntese orgânica (3ª ed.). Londres: Blackie Academic & Professional. ISBN 0751401269. OCLC 27813843 .
- ^ Somerville, LF; Allen, CFH (1933). "Ácido β-benzoilpropiônico". Sínteses orgânicas . 13 : 12. doi : 10.15227 / orgsyn.013.0012 .
- ^ "Desoxibenzoína" . www.orgsyn.org . Página visitada em 26 de janeiro de 2019 .
- ^ Acilação de Friedel-Ofícios . Organic-chemistry.org. Obtido em 11/01/2014.
- ^ Fuson, RC; Weinstock, HH; Ullyot, GE (1935). "A New Synthesis of Benzoins. 2 ′, 4 ′, 6′-Trimethylbenzoin". Geléia. Chem. Soc. 57 (10): 1803-1804. doi : 10.1021 / ja01313a015 .
- ^ Clemmensen, E. (1913). "Reduktion von Ketonen und Aldehyden zu den entsprechenden Kohlenwasserstoffen unter Anwendung von amalgamiertem Zink und Salzsäure" . Chemische Berichte . 46 (2): 1837–1843. doi : 10.1002 / cber.19130460292 .
- ^ Clemmensen, E. (1914). "Über eine allgemeine Methode zur Reduktion der Carbonylgruppe em Aldehyden und Ketonen zur Methylengruppe" . Chemische Berichte . 47 : 51–63. doi : 10.1002 / cber.19140470108 .
- ^ Clemmensen, E. (1914). "Über eine allgemeine Methode zur Reduktion der Carbonylgruppe in Aldehyden und Ketonen zur Methylengruppe. (III. Mitteilung.)" . Chemische Berichte . 47 : 681–687. doi : 10.1002 / cber.191404701107 .
- ^ Gattermann, L .; Koch, JA (1897). "Eine Synthese aromatischer Aldehyde" . Ber. 30 (2): 1622–1624. doi : 10.1002 / cber.18970300288 .
- ^ L. Gattermann; W. Berchelmann (1898). "Synthese aromatischer Oxyaldehyde" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 31 (2): 1765–1769. doi : 10.1002 / cber.18980310281 .
- ^ Hoesch, Kurt (1915). "Eine neue Synthese aromatischer Ketone. I. Darstellung einiger Phenol-ketone" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 48 (1): 1122–1133. doi : 10.1002 / cber.191504801156 .
- ^ Houben, J. (1926). "Über die Kern-Kondensation von Phenolen und Phenol-äthern mit Nitrilen zu Phenol- und Phenol-äther-Ketimiden und -Ketonen (I.)". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (Séries A e B) . 59 (11): 2878–2891. doi : 10.1002 / cber.19260591135 .
- ^ MB Smith, J março. Química orgânica avançada de março (Wiley, 2001) ( ISBN 0-471-58589-0 )
- ^ Grzybowski, M .; Skonieczny, K .; Butenschön, H .; Gryko, DT (2013). "Comparison of Oxidative Aromatic Coupling and the Scholl Reaction". Angew. Chem. Int. Ed . 52 (38): 9900–9930. doi : 10.1002 / anie.201210238 . PMID 23852649 .
- ^ Zincke, Th. ; Suhl. R. (1906). "Ueber die Einwirkung von Tetrachlorkohlenstoff und Aluminiumchlorid auf p -Kresol und p -Kresolderivate" . Chemische Berichte . 39 (4): 4148–4153. doi : 10.1002 / cber.190603904115 .
-
^ Blanc, Gustave Louis (1923). Bulletin de la Société Chimique de France [4] . 33 : 313–319. Ausente ou vazio
|title=
( ajuda ) - ^ G. Grassi e C. Maselli (1898) "Su alcuni derivati clorurati de trossimetilene" (Em alguns derivados clorados de 1,3,5-trioxano), Gazzetta Chimica Italiana , 28 (parte 2): 477-500; veja especialmente p. 495.
- ^ Esta reação com pentóxido de fósforo : Kamp, JVD; Mosettig, E. (1936). "Trans- e Cis-As-Octahydrophenanthrene". Journal of the American Chemical Society . 58 (6): 1062–1063. doi : 10.1021 / ja01297a514 .
- ^ Nencki, M .; Sieber, N. (1881). "Ueber die Verbindungen der ein- und zweibasischen Fettsäuren mit Phenolen" . J. Prakt. Chem. (em alemão). 23 : 147–156. doi : 10.1002 / prac.18810230111 .
- ^ Sereda, Grigoriy A .; Rajpara, Vikul B. (2007). "Uma alternativa verde para alquilação de cloreto de alumínio de xileno". J. Chem. Educ. 2007 (84): 692. Bibcode : 2007JChEd..84..692S . doi : 10.1021 / ed084p692 .
- ^ McCullagh, James V .; Daggett, Kelly A. (2007). "Synthesis of Triarylmethane and Xanthene Dyes Using Electrophilic Aromatic Substitution Reactions" . J. Chem. Educ. 84 (11): 1799. Bibcode : 2007JChEd..84.1799M . doi : 10.1021 / ed084p1799 .
- ^ Haworth, Robert Downs (1932). "Syntheses of alquilfenantrenos. Parte I. 1-, 2-, 3- e 4-Metilfenantrenos". J. Chem. Soc. : 1125. doi : 10.1039 / JR9320001125 .
- ^ Li, Jie Jack (2003) Name Reactions: A Collection of Detailed Reaction Mechanisms , Springer, ISBN 3-540-40203-9 , p. 175
- ^ John C. Gilbert., Stephen F. Martin. Brooks / Cole CENGAGE Learning, 2011. pp 872. 25.10 Hidrocarbonetos aromáticos e haletos de arila - Teste de classificação. ISBN 978-1-4390-4914-3
Reações de Friedel-Crafts publicadas na Organic Syntheses
- Alquilações:
- Difenilacetona, Organic Syntheses, Coll. Vol. 3, pág. 343 (1955); Vol. 29, pág. 38 (1949) Link do artigo .
- Reaction of p- xylene with chloromethane to durene Organic Syntheses, Coll. Vol. 2, pág. 248 (1943); Vol. 10, pág. 32 (1930). Link do artigo
- Synthesis of benzophenone from benzene and tetrachloromethane Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, pág. 95 (1941); Vol. 8, pág. 26 (1928). Link do artigo
- Acilações:
- Dibenzoylethylene Organic Syntheses, Coll. Vol. 3, pág. 248 (1955); Vol. 20, pág. 29 (1940) Link do artigo .
- reação de acenafteno mais ácido succínico Organic Syntheses, Coll. Vol. 3, pág. 6 (1955); Vol. 20, pág. 1 (1940). Link do artigo
- Desoxybenzoin Organic Syntheses, Coll. Vol. 2, pág. 156 (1943); Vol. 12, pág. 16 (1932). Link do artigo
- Acilação de um composto de fenantreno Organic Syntheses, Vol. 80, pág. 227 Link
- Reaction of bromobenzene with acetic anhydride Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, pág. 109 (1941); Vol. 5, pág. 17 (1925). Link do artigo
- beta-metilantraquinona, Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, pág. 353 (1941); Vol. 4, pág. 43 (1925). Link do artigo
- Benzoylation of ferrocene Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, pág. 625 (1988); Vol. 56, pág. 28 (1977). Link do artigo