Reacciones de acilación de Friedel-Crafts en síntesis
Importancia de Friedel-Crafts
La vitamina D, el ADN y muchos otros compuestos importantes en nuestro cuerpo incluyen una porción aromática. Pero es muy difícil que un anillo aromático reaccione con otros compuestos porque es muy estable. Entonces, ¿cómo agregamos un anillo aromático al resto de la molécula para formar estas moléculas importantes en nuestro cuerpo? Uno de los métodos es mediante la acilación de Friedel-Crafts. La acilación de Friedel-Crafts agrega un nuevo enlace carbono-carbono a un anillo aromático, y el nuevo carbono es un grupo acilo. En otras palabras, el nuevo carbono (que se acaba de agregar) también está doblemente unido a un oxígeno.
Sin las reacciones de Friedel-Crafts, no podríamos extender los compuestos aromáticos en moléculas más grandes, con más átomos de carbono. Entonces, podríamos formar los anillos individuales para el ADN, pero no podríamos conectarlos para formar completamente el ADN. Necesitamos reacciones de Friedel-Crafts para construir compuestos aromáticos.
Reacción general
Para que se produzca la acilación de Friedel-Crafts, necesitamos un halógeno de acilo, un ácido de Lewis y un compuesto aromático. El cloruro de acilo es cualquier carbono doble unido a un oxígeno y un halógeno (típicamente cloruro). El ácido de Lewis es AlCl 3 . Puede actuar como ácido de Lewis porque el aluminio puede contener un par adicional de electrones, lo que permite que se forme otro enlace. Y un compuesto aromático es cualquier anillo completamente conjugado, esta conjugación completa es lo que hace que los compuestos aromáticos sean tan estables. El compuesto aromático más simple es el benceno, C 6 H 6 .
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El ácido de Lewis primero elimina el halógeno del acil halógeno. Esto pone una carga positiva en el acilo. Esta carga positiva se estabiliza por resonancia con el oxígeno, este compuesto se llama ion acilio .
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Ni al carbono ni al oxígeno les gusta tener una carga positiva, por lo que el ion acilio es altamente electrofílico (amante de los electrones o deficiente en electrones). Aunque a los compuestos aromáticos no les gusta reaccionar, siguen siendo muy nucleofílicos (ricos en electrones) y tienen muchos electrones adicionales para compartir. Por lo general, los compuestos aromáticos no pueden reaccionar, incluso con esos electrones adicionales, porque disminuiría mucho la estabilidad, por lo que requeriría mucha energía. Pero ahora tenemos un compuesto muy inestable, el ion acilio. Si le damos al ion acilio los electrones adicionales, lo haremos más estable, de modo que no se pierda tanta energía en general. Entonces, el compuesto aromático pierde mucha energía (para romper su aromaticidad y compartir electrones) pero el ion acilio gana mucha energía (para ganar estabilidad) por lo que en general el cambio de energía no es demasiado alto.
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Pero la energía del compuesto aromático sigue siendo más alta de lo que le gustaría. Ahora necesita volver a su aromaticidad. Simplemente podría expulsar el ion acilio de nuevo, pero luego volveremos a donde comenzamos con un ion acilio inestable. En cambio, el ácido de Lewis con el halógeno extra puede venir y quitar el hidrógeno, reformando el ácido de Lewis y formando un ácido halógeno.
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Ejemplo específico
Veamos cómo se puede formar la guanina. La guanina tiene dos anillos aromáticos conectados entre sí. Pero, ¿cómo reaccionamos estos dos anillos aromáticos entre sí?
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Un mecanismo propuesto es que se produce una reacción de Friedel-Crafts intramolecular. De acuerdo con este mecanismo, se forma el primer anillo aromático de 5 miembros, y luego tenemos una cadena que sale de él como esta:
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Observe que al final de la cadena hay un cloruro de acilo.
Si agregamos el ácido de Lewis a este compuesto, puede ocurrir una reacción de Friedel-Crafts intramolecular. Primero se elimina el cloro, colocando una carga positiva sobre el carbono (formando un ion acilio), que se estabiliza por resonancia:
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Entonces, los electrones adicionales del anillo aromático pueden estabilizar aún más el ion acilio:
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Luego, el hidrógeno extra se elimina con el cloro del ácido de Lewis y se forma guanina:
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Resumen de la lección
La acilación de Friedel-Crafts es una reacción importante para formar varios compuestos biológicos, incluido el ADN. La acilación Friedel-Crafts reacciona un ácido de Lewis , AlCl 3 , con un halógeno de acilo para formar un ion acilio . Este ion acilio es muy electrofílico, por lo que los electrones adicionales de un compuesto aromático pueden estabilizarlo. Esto altera la aromaticidad del compuesto aromático. La aromaticidad se devuelve cuando el halógeno del ácido de Lewis elimina el hidrógeno.