Réaction de Friedel-Crafts

Les réactions de Friedel-Crafts sont des réactions chimiques de type substitution électrophile aromatique au cours desquelles un cycle benzénique est alkylé (substitution d'un atome d'hydrogène par un groupement alkyle) ou acylé (substitution d'un atome d'hydrogène par un groupement acyle).

Celles-ci ont été développées en 1877 par le chimiste français Charles Friedel et son partenaire américain James Crafts.

Alkylation de Friedel-Crafts

La réaction chimique catalysée par un acide de Lewis, d'un halogénure d'alkyle R-X, et d'un composé aromatique est appelée Alkylation de Friedel-Crafts.

Friedel-craft-alk.png

Cette réaction présente un certain nombre d'inconvénients :

  • le produit est plus nucléophile que le réactif. Il s'ensuit qu'il est très difficile de limiter cette réaction à la substitution d'un seul atome d'hydrogène (H). Pour obtenir une bonne sélectivité, il faut conduire cette réaction pendant de longues heures à basse température ; ou alors passer d'abord par l'acylation suivie de la réduction du produit en alkyle ;
  • si l'halogénure de départ comporte au moins 3 carbones, il peut ne pas se retrouver tel que sur le cycle aromatique. On obtiendra un mélange d'isomères.
  • la réaction avec un halogénure d'aryle Ar-X (exemple : chlorobenzène) ne se prête pas à cette réaction et ne permet pas d'utiliser cette méthode pour coupler deux cycles aromatiques ;
  • les solvants et le catalyseur doivent être séparés du mélange réactionnel, pour être détruits ou recyclés.

Les acides de Lewis les plus utilisés sont : AlX3 (X = Br, Cl, I), SbF5, ZnCl2.

Mécanisme simplifié

(Le véritable mécanisme ne passe cependant pas par un carbocation mais par une forme où le chlorure d'aluminium se fixe au pied de la liaison C-Cl et n'en part avec le chlore qu'une fois la liaison avec l'aromatique faite.)

Friedel-meca2.png

Utilisations

Cette réaction est utilisée tant au laboratoire que dans l'industrie, par exemple pour la synthèse du toluène.

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