フリーデル・クラフツ反応

フリーデル・クラフツ反応とは

フリーデル・クラフツ反応（Friedel–Crafts reaction）は、芳香環にアルキル基またはアシル基を導入する求電子置換反応です。1877年にシャルル・フリーデルとジェームス・クラフツによって発表され、その名称が付けられました。この反応では、ハロゲン化アルキルまたはハロゲン化アシルが、ルイス酸触媒の存在下でカルボカチオンまたはアシルカチオンに変化し、芳香環上の水素と置き換わります。求電子置換反応であるため、芳香環が電子を引き寄せる基を持っていると、反応が進まないことがあります。また、触媒や塩基性物質が存在すると反応が阻害されます。

フリーデル・クラフツ アルキル化反応

フリーデル・クラフツ アルキル化反応は、芳香環にアルキル基を導入するために強力なルイス酸触媒を利用します。無水塩化鉄(III)や塩化アルミニウムが一般的に使用され、反応は芳香環とカルボン鎖の結合を形成することで進行します。この反応において、ポリアルキル化が発生することがあり、芳香環の電子が増加するため、さらなるアルキル化が促されることがあります。これにより、目的の生成物の収率が低下することがあるため、アシル化反応を利用して対策することが考えられています。

また、反応に使われるハロゲン化アルキルが、第3級炭素でない場合、生成物が複数になることがよくあります。これは、触媒の影響でカルボカチオンが熱力学的に安定な形に移動するためです。例えば、1-ブロモプロパンとベンゼンを反応させると、プロピルベンゼンよりも多くのクメンが生成されることがあります。この場合、アシル化を行なってから還元することで解決することが可能です。反応数を制御するために、立体障害を利用することもあります。

フリーデル・クラフツ アシル化反応

フリーデル・クラフツ アシル化反応は、芳香環にアシル基を導入する反応で、主に塩化アルミニウムなどのルイス酸触媒を使用します。この反応はカルボン酸塩化物や酸無水物を利用して行われ、フリーデル・クラフツ アルキル化に似た条件のもとで進行します。アシル基は電子求引性を持っているため、生成物がさらに他のカルボン酸塩化物と反応することが少なく、多置換生成物の発生が抑えられます。

カルボニル基により生成されるアシルカチオンは共鳴安定化されることが多く、生成された後の転位が起きることが少ないのがこの反応の特徴です。アシル化では、カルボン酸塩化物の安定性に反応成功率が依存します。特に、塩化ホルミルのように不安定なものでは、フリーデル・クラフツアシル化を行う際には即座の処理が必要です。

まとめ

フリーデル・クラフツ反応は、芳香環に対してアルキル基やアシル基を導入するための重要な化学反応です。しかし、反応条件や使用する試薬によっては、目的の生成物の収率や種類に影響を及ぼすことがあるため、慎重な取り扱いが求められます。

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