主な違い – フリーデル・クラフツ アシル化 vs アルキル化
フリーデル・クラフツのアシル化とアルキル化は、チャールズ・フリーデルとジェームズ・クラフツという二人の科学者によって初めて紹介された化学反応です。
そのため、この反応には2人の科学者の名前が付けられています。
これらの反応は、化合物にアシル基やアルキル基を導入する機構を提供するものです。
Friedel Craftsの反応は他にもありますが、最も一般的なのはアシル化反応とアルキル化反応です。
いずれも親電子的な芳香族置換によって起こる反応です。
アシル化とアルキル化の大きな違いは、アシル化が分子にアシル基を付加する反応であるのに対し、アルキル化は分子にアルキル基を付加する反応であることです。
フリーデルクラフツアシル化とは
フリーデルクラフツのアシル化反応は、芳香環にアシル基を付加する反応です。
この反応は親電子的芳香族置換機構によって起こる。
アシル基はハロゲン化アシル化合物によって提供される。
この反応を進行させるためには、触媒が必要である。
最もよく使われる触媒はAlCl3です。
反応機構
反応形式は求電子的芳香族置換であり、ハロゲン化アシルが求電子的に作用する。
芳香環構造には二重結合が存在するため、電子が豊富に存在する。
触媒は、ハロゲン化アシルの親電子性を向上させ、反応を促進させるために使用されます。
ここでは、触媒であるAlCl3がハロゲン化アシルのハロゲン化基と錯体を作ります。
すると、ハロゲン化アシル分子は結合電子対を奪って離脱する。
これにより、残ったアシル基は正の電荷を持つようになる（ハロゲン化物が結合していた炭素原子はこの正の電荷を得ることになる）。
すると、求電子剤として働くようになります。
この求電子体はアシリウムイオンと呼ばれます。
これは、共鳴構造によって安定化することができます。
親電子体は、その正電荷を中和するために電子を見つけようとする傾向があります。
図1: フリーデルクラフツのアシル化反応
芳香族環は電子が豊富です。
そこで、この芳香環は求電子剤に電子を与える。
すると、芳香環にアシル基がつく。
すると、アシル基が芳香環にくっつき、芳香環の水素原子が1個離れる。
つまり、芳香環の水素原子1個が、アシル基で置換されるのです。
この触媒-ハロゲン化物複合体は安定ではない。
そこで、触媒-ハロゲン化物複合体は分裂し、ハロゲン化物イオンと触媒分子が生成する。
このハロゲン化物イオンは、芳香環から放出される水素イオンと反応して安定化する。
図2：アシルクロライドを用いた場合のフリーデルクラフツアシル化の最終生成物
全体の反応機構としては、置換された芳香環、ハロゲン化水素分子、そして最後に触媒が得られる。
触媒は再生されるため、再利用が可能である。
フリーデルクラフツアルキル化とは
フリーデルクラフツのアルキル化は、芳香環にアルキル基を付加するプロセスです。
そこでは、アルキル基はハロゲン化アルキルによって提供される。
反応機構は求電子的芳香族置換です。
ここで使用される触媒は、三塩化アルミニウム（AlCl3）です。
反応機構
本反応は親電子置換反応です。
ハロゲン化アルキルは親電子的なアルキル基を提供する。
触媒はハロゲン化アルキルのハロゲン化基と錯体を形成する。
そして、ハロゲン化アルキルの結合電子対を奪って、ハロゲン化アルキルを離れる。
これにより、アルキル基に正の電荷が与えられる（ハロゲン化物が結合していた炭素原子は、この正の電荷を得ることになる）。
すると、アルキル基は求電子剤として働く。
アルキル基が安定化するためには、他の化合物からの電子を必要とする。
形成された求電子剤はカルボカチオンです。
このカルボカチオンは、より安定なカルボカチオンを形成するために転位する傾向があります。
図3: フリーデルクラフツのアルキル化反応
芳香族環は二重結合を持つため、電子が豊富です。
そのため、この芳香環はアルキル基の求電子体に電子を与えることができる。
「この結果、芳香環の水素原子が置換され、アルキル基が置換される。
この水素原子は、水素イオンとして芳香環から離脱します。
触媒-ハロゲン化物複合体は不安定なので、ハロゲン化物基は複合体から放出され、芳香環から放出された水素イオンとくっつきます。
これで、触媒は自由に再利用できるようになる。
フリーデルクラフトのアシル化とアルキル化の類似性
- 両者とも芳香環に官能基を付加する反応です。
- 両者とも、AlCl3が触媒として作用する。
- どちらの反応も、芳香環に付加する官能基のハロゲン化物を使用する。例：ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アシル。
- どちらの反応も副生成物としてハロゲン化水素を与える。
- どちらの反応も親電子的芳香族置換反応です。
フリーデルクラフト アシル化とアルキル化の違い
定義
Friedel Crafts アシル化反応。
フリーデルクラフツのアシル化反応では、芳香環にアシル基が結合する。
フリーデルクラフツアルキル化反応。
Friedel Crafts アルキル化反応は、芳香環にアルキル基を付加する反応です。
交換したグループ
Friedel Crafts Acylation。
フリーデルクラフツアシル化反応により、アシル基が交換される。
フリーデル・クラフツのアルキル化反応。
フリーデル・クラフツのアルキル化反応により、アルキル基を交換する。
試薬
フリーデル・クラフツ・アシル化。
ハロゲン化アシル、芳香族化合物、触媒を使用するアシル化反応。
フリーデル・クラフツのアルキル化反応。
ハロゲン化アルキル、芳香族化合物および触媒を用いる。
親電子物質
Friedel Crafts アシル化。
フリーデルクラフツアシル化の求電子剤は、正電荷のアシル基です。
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社のアルキル化の求電子剤は、正電荷のアルキル基です。
再アレンジ
フリーデル・クラフツ・アシル化。
Friedel Crafts アシル化では、生成したカルボカチオン（アシリウムイオン）の共鳴構造が形成される。
フリーデル・クラフツ・アルキル化反応。
Friedel Crafts アルキル化では、生成したカルボカチオンの転位が起こる。
結論
フリーデルクラフツアシル化反応とフリーデルクラフツアルキル化反応は、一連のフリーデルクラフツ反応の中でも重要な2つの反応です。
反応機構は似ているように見えますが、それぞれの反応に関与する求電子剤が異なるため、異なる反応となります。
アシル化とアルキル化の大きな違いは、アシル化が分子にアシル基を付加する反応であるのに対し、アルキル化は分子にアルキル基を付加する反応であることです。
