Alquilación de Friedel-Crafts de heterociclos de cinco miembros

Question

Los heterociclos de cinco miembros pirrol, furano y tiofeno sufren acilación de Friedel-Crafts, pero no los he visto someterse a una reacción de alquilación de Friedel-Crafts simple con un ácido de Lewis como el cloruro de aluminio. ¿Por qué es así?

Answer 1

La alquilación de los anillos de cinco miembros es perfectamente posible - nadie dice que no pueda ocurrir. Pero hay dos problemas:

1. La alquilación activa aún más el anillo, haciéndolo más reactivo - este es exactamente el mismo problema que hace que la alquilación sea una reacción poco atractiva en los anillos de benceno
2. El ácido de Lewis puede, y lo hará, llevar a la polimerización de anillos ricos en electrones como los heterociclos de cinco miembros.

Con la acilación, el primer punto no es válido, y si eliges un catalizador apropiado puedes evitar la polimerización. Así que la acilación puede ser utilizada en ciertos casos (aunque estoy bastante seguro de que simplemente arrojar un cloruro de acilo con $\ce{AlCl3}$ no será una reacción limpia en absoluto).

De Joule & Mills, Química Heterocíclica 5ª ed., p. 300 (capítulo sobre pirrol):

La mono-C-alquilación de los pirroles no se puede lograr por reacción directa con haluros de alquilo simples, ya sea solos o con un catalizador de ácido de Lewis, por ejemplo, el pirrol no reacciona con yoduro de metilo por debajo de 100 °C; por encima de aproximadamente 150 °C, ocurre una serie de reacciones que conducen a una mezcla compleja compuesta principalmente de material polimérico junto con algunos pirroles polimetilados. El bromuro de alilo más reactivo reacciona con el pirrol a temperatura ambiente, pero se obtienen mezclas de mono a tetra-alilo-pirroles junto con oligómeros y polímeros.

p. 327 (capítulo sobre tiofeno):

La alquilación ocurre fácilmente, pero rara vez es de uso preparativo, siendo una excepción la eficiente 2,5-bis-t-butilación del tiofeno. (J. Org. Chem., 1984, 49, 4161. DOI:10.1021/jo00196a012)

Presumiblemente la masa estérica del grupo t-butilo evita más reacciones.

p. 350 (capítulo sobre furano):

La alquilación tradicional de Friedel-Crafts no es generalmente practicable en la serie del furano, en parte debido a la polimerización inducida por el catalizador y en parte debido a la polialquilación.