フリーデル・クラフツ反応

商業用途では、アルキル化剤は一般的にアルケンであり、これは産業界で実施される最大規模の反応の一部である。このようなアルキル化は、例えばベンゼンとエチレンからポリスチレンの前駆体であるエチルベンゼンを製造する場合や、クメン法においてベンゼンとプロペンからクメンを製造する場合など、産業的に非常に重要である。

工業生産では、一般的にゼオライト由来の固体酸を触媒として用いる。

フリーデル・クラフツアルキル化は芳香環のアルキル化を伴う。従来、アルキル化剤としてはハロゲン化アルキルが用いられてきた。ハロゲン化アルキルの代わりに多くのアルキル化剤を用いることができる。例えば、プロトンの存在下ではエノンやエポキシドを用いることができる。この反応では、アルキル化剤の求電子性を高めるために、塩化アルミニウムなどの強いルイス酸を触媒として用いるのが一般的である。^{[ 6 ]}

この反応は、フリーデル・クラフツ反応においてアルキル基が活性化因子であるため、生成物が反応物よりも求核性が高くなるという欠点がある。その結果、過剰アルキル化が起こる可能性がある。しかし、立体障害を利用して連続アルキル化サイクルの数を制限することができ、例えば1,4-ジメトキシベンゼンのt-ブチル化では、2回のアルキル化サイクルの生成物のみが得られ、その3つの異性体のうち1つしか得られない。^{[ 7 ]}

さらに、この反応は、5員環または6員環が形成される分子内反応においてのみ、第一級アルキルハライドに有効です。分子間反応の場合、この反応は第三級アルキル化剤、一部の第二級アルキル化剤（カルボカチオン転位が縮退しているもの）、または安定化カルボカチオンを生成するアルキル化剤（例えば、ベンジル型またはアリル型）に限定されます。第一級アルキルハライドの場合、カルボカチオン様錯体（R ^（+） ---X---Al ^（-） Cl3 ）はカルボカチオン転位反応を起こし、第二級または第三級カルボカチオンから誘導された転位生成物^をほぼ排他的に生成します。^[ ₈ ^]

アルケンのプロトン化により、求電子剤であるカルボカチオンが生成される。実験室規模の例として、硫酸触媒を用いてベンゼンとメタリルクロリドからネオフィルクロリドを合成する方法がある。^{[ 9 ]}

フリーデル・クラフツアルキル化は可逆的である。これは通常望ましくないが、例えばトランスアルキル化反応を促進するなど、利用することもできる。^{[ 10 ]}

また、アルキル鎖を保護基として可逆的に導入することも可能になります。この方法は、2,6-ジ-tert-ブチルフェノールの酸化カップリングとそれに続く脱アルキル化による4,4'-ビフェノールの合成において工業的に使用されています。^{[ 11 ] [ 12 ]}

^{この反応はアシル中心の生成}_を経て進行する。反応はAlCl₄⁻によるアレーニウムイオンの脱プロトン化によって完了し_、 AlCl₃触媒が再生される。しかし、真の触媒アルキル化反応とは対照的に、生成したケトンは中程度のルイス塩基であり、強ルイス酸である三塩化アルミニウムと錯体を形成する。この錯体の形成は、通常、反応条件下で不可逆である。したがって、化学量論量のAlCl₃が_必要となる。錯体は水性後処理によって分解され、目的のケトンが得られる。例えば、デオキシベンゾインの古典的な合成では、限定試薬であるフェニルアセチルクロリドに対して1.1当量の_{AlCl₃が必要となる。} ^{[ 14 ]}特定の場合、一般的にベンゼン環が活性化されている場合、フリーデル・クラフツアシル化は、より穏やかなルイス酸（例えばZn(II)塩）の触媒量、または無水物やカルボン酸自体をアシル化剤として用いるブレンステッド酸触媒を用いて行うこともできます。

必要に応じて、得られたケトンは、ウォルフ・キッシュナー還元またはクレメンゼン還元のいずれかによって、対応するアルカン置換基に還元することができる。最終的な結果は、転位が起こらないことを除けば、フリーデル・クラフツアルキル化と同じである。^{[ 15 ]}

フリーデル・クラフツ反応は、いくつかのトリアリールメタンおよびキサンテン染料の合成に用いられてきた。^{[ 26 ]}例としては、チモールと無水フタル酸2当量からのチモールフタレイン（pH指示薬）の合成が挙げられる。

フタル酸無水物とレゾルシノールを塩化亜鉛の存在下で反応させると、蛍光色素フルオレセインが得られる。この反応においてレゾルシノールをN,N-ジエチルアミノフェノールに置き換えると、ローダミンBが得られる。

ハワース合成は、多環芳香族炭化水素の合成における古典的な方法である。この反応では、アレーンをコハク酸無水物と反応させ、得られた生成物をクレメンゼン還元またはウォルフ・キシュナー還元で還元する。最後に、酸を添加して2回目のフリーデル・クラフツアシル化を行う。^{[ 27 ]}

この反応で生成された生成物は、同様に還元され、続いて脱水素反応（例えば試薬SeO _{2を使用）によって芳香環系が拡張される。} ^{[ 28 ]}

クロロホルムと芳香族化合物を塩化アルミニウム触媒を用いて反応させると、トリアリールメタンが生成する。トリアリールメタン染料のように、鮮やかな色をしていることが多い。これは芳香族化合物のベンチテストである。^{[ 29 ]}

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