Reacción de Friedel-Crafts

Las reacciones de Friedel-Crafts son un tipo de reacción de sustitución electrófila aromática en las que en un compuesto aromático un átomo de hidrógeno es sustituido por un alquilo, alquilación de Friedel-Crafts, o un grupo acilo, acilación de Friedel-Crafts. Fueron descubiertas el año 1877 por el químico francés Charles Friedel y por el químico américano James M. Crafts.

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Alquilación de Friedel-Crafts

En el caso más simple, implica la reacción entre un haluro de alquilo y una molécula de benceno en presencia de un ácido de Lewis como catalizador. Los productos son alquilbenceno y haluro de hidrógeno.

El orden de reactividad aumenta con la polarización del enlace C-X, siguiendo pues el orden RI < RBr < RCl < RF. Habitualmente se usan como catalizadores haluros de aluminio (AlX₃) o de hierro (FeX₃).

  Con haluros primarios (RCH₂X) la reacción empieza con la formación del aducto entre el halógeno del haloalcano y el ácido de Lewis: [R-X-AlX₃]. Esto provoca la aparición de una carga positiva parcial (δ⁺) sobre el carbono adyacente al halógeno, lo que hace que sea más electrófilo.

En el caso de haluros secundarios (R₂CHX) y terciarios (R₃CX) se llegan a formar como intermedios sus carbocationes, junto con el anión AlX₄^-.

A continuación una vez generado el electrófilo éste ataca al anillo aromático, seguido de perdida del protón (H⁺), en forma de HX, y recuperación del catalizador AlX₃, según el mecanismo general de una sustitución electrófila aromática.

Inconvenientes de la alquilación de Friedel-Crafts

• Polisustitución, más de un grupo alquilo se une al anillo aromático. Esto es debido a que el alquilo activa el anillo aromático y lo vuelve más nucleófilo que el reactivo de partida.

• Transposición, un carbocatión primario se convierte en secundario o terciario por desplazamiento de hidrógeno o alquilo, dada la mayor estabilidad de los carbocationes en el sentido primario < secundario < terciario. Por tanto el carbocatión intermedio sufre transposiciones que implican la obtención de productos no deseados.

Esto limita su utilidad sintética.

Acilación de Friedel-Crafts

En el caso más simple, la reacción entre un haluro de acilo y una molécula de benceno en presencia de un ácido de Lewis como catalizador, habitualmente AlX₃. Los productos son acilbenceno (o fenilcetona) y haluro de hidrógeno.

  La reacción tiene lugar a través de la formación del catión acilio, (R-CO⁺), como intermedio. Éste se genera cuando se forma un aducto entre el halógeno del haluro de acilo y el ácido de Lewis AlX₃, el cual puede disociarse originando pequeñas cantidades del catión acilio, que es electrófilo.

A continuación el carbono del grupo acilio ataca el anillo aromático, seguido de perdida de protón (H⁺), según el mecanismo general de una sustitución electrófila aromática.

Dado que el grupo acilo es desactivante, el producto es menos reactivo que el compuesto de partida y por tanto no sufre más sustituciones. Además su capacidad aceptora de electrones se ve acentuada por la formación de un aducto entre el ácido de Lewis AlX₃ y el átomo de oxígeno del grupo carbonilo. Esto obliga a usar más de un equivalente de catalizador. Se requiere un tratamiento acuoso final para liberar el producto del complejo con el cloruro de aluminio.

Bibliografía

• K. Peter C. Vollhardt (1994), Química Orgánica, Barcelona: Ediciones Omega S.A.. ISBN 84-282-0882-4.