Die Friedel-Crafts-Acylierung ist eine wichtige Reaktion in der organischen Chemie, bei der ein aromatischer Ring mit einer Acylgruppe substituiert wird. Die Reaktion wurde erstmals von Charles Friedel und James Crafts im Jahr 1877 beschrieben und hat seitdem in vielen Anwendungen, von der Synthese von pharmazeutischen Wirkstoffen bis hin zur Herstellung von Kunststoffen und Farbstoffen, eine wichtige Rolle gespielt.
Die Friedel-Crafts-Acylierung ist eine Namensreaktion in der Organischen Chemie. Bei diesem Reaktionsmechanismus handelt es sich um eine elektrophile aromatische Substitution. Bei der Reaktion werden Aromaten unter Katalyse mit Carbonsäurehalogeniden umgesetzt, um einen Acylrest in ein aromatisches System einzuführen. Daher ergibt sich auch der Name Acylierung.
In dem folgenden Video schauen wir uns als Beispiel nun die Darstellung von 4-Chlorbenzophenon an. Als Reaktionspartner benötigen wir Chlorbenzol, Benzoylchlorid und Aluminiumchlorid als Katalysator. Die genaue Versuchsdurchführung und Aufbereitung folgt im Anschluss an den Mechanismus.
Mechanismus zur Darstellung von 4-Chlorbenzophenon
Das Aluminiumchlorid dient als Lewissäure und lagert sich an das Chloratom im Benzoesäurechlorid an.
Das Aluminiumchlorid ist der Katalysator in dieser Reaktion und wird durch diesen Vorgang partial negativ geladen. Der Carbonylteil im Benzoesäurechlorid hingegen wird partial positiv geladen.
Durch die Abspaltung des Aluminiumchlorid-Komplexes wird das positiv geladene Acylium-Kation gebildet. Dieses Kation kann nun das Chlorbenzol in einer elektrophilen aromatischen Substitutionsreaktion angreifen und dadurch den aromatischen Charakter des Chlorbenzols aufheben.
Das so erhaltene Kathion des 4-Chlorbenzophenon lässt sich durch Mesomerie stabilisieren.
Die anderen beiden Varianten sind unten dargestellt. Zum Zeichnen der verschiedenen Mesomerievarianten lassen diese sich ganz einfach durch das Verschieben
der Elektronendoppelbindungen im Aromaten erhalten.
Versuchsdurchführung
In einen Reaktionskolben werden wasserfreies Aluminiumchlorid
und Chlorbenzol gegeben. Zu diesem Gemisch wird unter Rühren
langsam das Benzoylchlorid zu getropft.
Im Anschluss wird das Reaktionsgemisch eine Stunde bei 100°C
und dann weitere 2 Stunden bei 120°C gerührt.
Die Reaktion muss unter Feuchtigkeitsausschluss durchgeführt werden
und das entstehende HCl-Gas wird in wässriger Natronlauge absorbiert.
Aufbereitung des Produktes
Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt, mit 20 mL Eis
und 15 mL konzentrierter Salzsäure versetzt und weitere 5 Minuten gerührt.
Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Phase mit Toluol
(3×10 mL) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit
Wasser (20mL) gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet.
Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer entfernt
und der Rückstand aus Ethanol umkristallisiert.
Fazit
Insgesamt bietet die Friedel-Crafts-Acylierung eine nützliche Methode zur Einführung von Acylgruppen in aromatische Verbindungen und ist daher eine wichtige Reaktion in der organischen Chemie.
