Química Orgánica 2 · Sustitución electrofílica aromática
Friedel–Crafts methylation of toluene to p-xylene
Condiciones: CH3Cl, AlCl3 (cat.)
Dibuja este problema tú mismo
Arrastra desde los electrones que se mueven hasta donde van, o toca uno y luego el otro. Cada flecha se revisa; Pista te ayuda cuando te atascas. No necesitas cuenta.
El mecanismo, paso a paso
Siguiente reproduce las flechas curvas de cada paso y las explica. Los pasos escritos están abajo.
Leer los 6 pasos escritos
Chloromethane binds AlCl3
The chlorine lone pair of chloromethane coordinates to aluminium. A methyl cation is far too unstable to form freely, so this polarised complex is the electrophile.
Las flechas curvas
- The chlorine lone pair forms a dative bond to aluminium.
Toluene attacks the complexed methyl group
The ring carbon para to the methyl group attacks the CH3 carbon while the C–Cl bond breaks, an SN2-like transfer of the methyl group to the ring.
Las flechas curvas
- The ring π pair forms the new C–CH3 bond.
- The C–Cl pair leaves with chlorine as AlCl4⁻.
The arenium ion is delocalised
The para contributor puts the positive charge on the carbon bearing the original methyl group, the most stabilised position.
Las flechas curvas
- A ring π bond shifts toward the cationic carbon.
Rearomatisation
AlCl4⁻ removes the ring proton, restoring the aromatic ring, releasing HCl and regenerating AlCl3.
Las flechas curvas
- A chlorine lone pair of tetrachloroaluminate takes the proton on the sp3 ring carbon.
- The Al–Cl pair returns to that chlorine, so HCl leaves and neutral AlCl3 is regenerated.
- The C–H pair re-forms the ring π bond next to the sp3 carbon.
- The neighbouring π bond shifts onto the cationic carbon, restoring the aromatic sextet.
Why over-alkylation?
Each alkyl group added makes the ring more electron-rich.
p-Xylene
1,4-Dimethylbenzene forms with HCl. Because the product is more reactive than toluene, trimethyl- and higher benzenes also form unless toluene is in large excess; acylation followed by reduction avoids this.
Qué vas a practicar
Draw activation of chloromethane by AlCl3, methyl transfer to the para carbon of toluene and deprotonation to p-xylene.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
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