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Friedel-Crafts reaction(傅克反应)

芳烃在Lewis酸( 无水氯化铝、氯化锌、三氯化铁、三氟化硼 等)存在下发生的酰基化和烷基化反应。Friedel-Crafts 反应常用的催化剂有AlCl3 、FeCl3、H2SO4 等,目前,对Friedel-Crafts 反应已经开发出多种新型催化剂,如三氟甲磺酸盐、杂多酸、离子交换树脂等。


01

傅-克烷基化


试剂:卤代烃、醇、烯或环氧类化合物等
催化剂:AlCl3、FeCl3、SnCl4、BF3、TiCl4、ZnCl2等Lewis酸以及 HF、H2SO4、H3PO4等质子酸,两类催化剂的活性由大到小的顺序也大致如上。

A. 反应机理
卤代烃等烷基化试剂在路易斯酸作用下生成烷基碳正离子,作为亲电试剂进攻芳环,形成的中间体σ-络合物失去一个质子得到芳烃烷基化产物。

 
 

但是,也并不是傅-克烷基化反应都经过碳正离子
目前,活泼芳香C-H键对亲电试剂(如羰基化合物,α,β-不饱和羰基化合物等)的加成生成新C-C键的反应也归属为傅-克烷基化反应。其反应历程中并不包括碳正离子的形成

定位原则
烷基亲电试剂进攻芳环时,遵从苯环上的取代基定位效应。

o-p-定位基

 

m-定位基

 

B. 反应实例

 

C. 反应特点
烷基化反应中间产生的是烷基碳正离子,而伯碳正离子不稳定,容易重排成稳定的仲碳正离子或叔碳正离子,并且除重排产物外还生成未重排产物;
由于烷基是给电子基团,是活化基团,故烷基化反应易生成多取代物
烷基化反应是可逆反应,催化剂对逆反应也具催化作用。


02

-克酰基化反应


试剂:酰卤、酸酐、羧酸
催化剂:同烷基化

A. 反应机理
在催化剂作用下,酰化试剂首先生成酰基正离子,然后和芳环发生亲电取代反应。

 

B. 反应实例

 

C. 反应特点
酰基正离子比较稳定,故酰基化不会发生重排或异构化作用
酰基化反应是不可逆的,并且由于酰基是芳环的钝化基团,故酰基化反应一般得到的是单取代产物
催化剂一般都大于1如,酮能与氯化铝生成络合物,因此氯化铝的用量应略超过酰氯的物质的量,如用酸酐为原料,由于副产物羧酸也能与氯化铝络合,后者用量略超过酸酐物质的量的二倍。



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