Friedel–Crafts-reakciók

Bevezetés

Charles Friedel és James Crafts 1877-ben (egymástól függetlenül) érdekes megfigyelést tettek. Azt vették észre hogy az amil-klorid alumínium hatására decil-kloriddá kondenzálódik. Vizsgálataikat tovább folytatva kiderült hogy a reakciót valójában a vízmentes alumínium-klorid indítja. Ezen felfedezés után Friedel és Crafts nem hagyott fel a kutatómunkával. Az alumínium-klorid katalitikus vizsgálata során a két felfedező már a kezdetekben kimutatta, hogy rendkívül hatásos katalizátor acilezésben, alkilezésben és dezalkilezésben. Továbbá megállapították, hogy az alumínium-klorid mellett egyéb Lewis savak (pl. ZnCl2) valamint a Brönsted savak (pl. kénsav) is katalizáló hatásúak. Később számos reakcióban kerültek előtérbe a Friedel-Crafts katalizátorok.

Definíció szerint Friedel-Crafts reakciónak nevezzük azokat a szubsztitúciós, izomerizációs, eliminációs polimerizációs illetve addiciós reakciókat, melyekre Lewis és Brönsted savak egyaránt katalizáló hatást fejt ki (vízmentes közegben).

A Friedel-Crafts katalizátorok által aktivált reakciók olyan nagy számban fordulnak elő, hogy az már tárgyalhatatlan egy témakörben. Ezért szűkebb értelemben Friedel-Crafts reakcióként annak két leggyakoribb típusát (Friedel-Crafts acilezés ill. alkilezés) tárgyaljuk.

Friedel-Crafts alkilezés

Friedel-Crafts alkilezésnek azokat a reakciókat nevezzük, melyben egy aromás gyűrű egy vagy több hidrogénatomját vagy más helyettesítő csoportját F.-C. katalizátor jelenlétében alkilcsoportra cseréljük.

Erre példa a benzol metilezése metilkloriddal:

Fájl:F-C alkil.png

Friedel-Crafts acilezés

A reakciók másik fő típusát a Friedel-Crafts típusú acilezési reakciók alkotják

Friedel-Crafts acilezés során az aromás gyűrűbe F.-C. katalizátor jelenlétében acilcsoportot viszünk be vagy egy meglévőt cserélünk ki. Attól függően milyen acilcsoportot viszünk be a szerves molekulába aldehidek vagy ketonok képződnek termékként. Ha az acilezés során formilcsoport bevitele történik (formilezés) aldehidhez jutunk. Erre példa a benzaldehid előállítása (formilezés, Gattermann-Koch szintézis): A reakció szobahőmérsékleten véghezvihető réz(I)-kloriddal aktivált vízmentes alumínium-klorid katalizátor segítségével.

Fájl:Benzaldehid.png

Formil helyett egyéb más acilcsoportot is bevihető a molekulába, ekkor ketonok keletkeznek. Például benzolból és ecetsavanhidridből acetofenon állítható elő:

Fájl:Acetofenon.png

Forrás

Szerves laboratóriumi gyakorlatok - Az ipari technikumok számára III., Tankönyvkiadó 1952

Dr. Csűrös Zoltán Szerves vegyipari alapfolyamatok (kézirat), BME vegyészmérnökikar, Tankönyvkiadó 1978 Szerves vegyipari alapfolyamatok kézikönyve, Műszaki könyvkiadó 1978