Friedel–Crafts-alkylointi

Friedel–Crafts-alkylointi on aromaattisen yhdisteen alkylointireaktio. Reaktio on saanut nimensä kehittäjiensä ranskalaisen kemistin Charles Friedelin ja yhdysvaltalaisen kaivosinsinöörin ja kemistin James Craftsin mukaan, jotka löysivät reaktion vuonna 1877.

Mekanismi 
Friedel–Crafts-alkylointi on tyypiltään elektrofiilinen aromaattinen substituutioreaktio. Reaktiossa aromaattisen nukleofiilisen renkaan vetyatomi korvautuu elektrofiilisella karbokationilla. Alkylointiin käytetään tyypillisimmin alkyylihalogenideja, erityisesti alkyyliklorideja, alkoholeja tai alkeeneja. Friedel–Crafts-alkylointi vaatii katalyytiksi Lewis-hapon ja usein käytetään alumiinikloridia. Myös muita Lewis-happoja, kuten rauta(III)kloridia, antimonipentafluoridia, tina(IV)kloridia, titaanitetrakloridia tai booritrifluoridia voidaan käyttää. Reaktion ensimmäisessä vaiheessa katalyytti muodostaa alkyloivan yhdisteen kanssa kompleksin, joka hajoaa karbokationiksi. Karbokationi on elektrofiilinen ja liittyy aromaattiseen renkaaseen, jolloin muodostuu sykloheksadienyliumkationi. Hyvin heikkokin emäs voi poistaa kationista protonin, jolloin muodostuu alkyloitu tuote.

Teollisia sovelluksia 
Friedel–Crafts-alkylointia käytetään teollisuudessa muun muassa etyylibentseenin valmistamiseen bentseenistä ja eteenistä käyttäen katalyyttinä alumiinikloridia. Etyylibentseeniä käytetään paljon styreenin valmistukseen. Muita teollisesti merkittäviä alkylointeja ovat kumeenin valmistus propeenista ja bentseenistä ja resorsinolin valmistus propeenista ja m-di-isopropyylibentseenistä.

Ongelmia 
Friedel–Crafts-alkyloinnissa on muutamia ongelmia, jotka rajoittavat sen käytettävyyttä. Metaohjaavat, elektroneja puoleensa aromaattisesta renkaasta vetävät substituentit, kuten nitro- tai halogeeniryhmät alentavat aromaattisten yhdisteiden reaktiivisuutta. Esimerkiksi nitrobentseeni ei reagoi Friedel–Crafts-alkyloinnilla. Toinen ongelma on liiallinen substituutio. Alkyloidut tuotteet ovat reaktiivisempia kuin alkyloimattomat lähtöaineet ja tuotteeksi saadaan usein useasta kohdasta alkyloituja yhdisteitä. Tätä voidaan vähentää sekoituksella ja suorittamalla reaktio heterogeenisesti käyttäen samaa liuotinta sekä katalyytille että aromaattiselle hiilivedylle.

Kolmas ongelma on karbokationin toisiintuminen. Primäärisistä ja sekundäärisitä alkoholeista ja alkyylihalideista muodostuneet karbokationit toisiintuvat hyvin helposti stabiilimmiksi tertiäärisiksi karbokationeiksi, jolloin tuotteeksi muodostuu haarautuneita alkyyliryhmiä sisältäviä yhdisteitä.

Katso myös 
Friedel–Crafts-asylointi

Lähteet

Aiheesta muualla 
Etälukio: Bentseenin Friedel-Crafts alkylointi 

Orgaaniset reaktiot