Friedel-Crafts Alkylation

フリーデル・クラフツアルキル化の反応機構（巻矢印つき・機械検算済み）

Friedel–Craftsアルキル化：1,4-ジメトキシベンゼン＋t-ブチルアルコール（濃H2SO4）→ t-ブチル基の導入（1回分）

全体式

++→

段 1

t-ブチルカチオン生成① アルコールのプロトン化

試薬・条件: H2SO4

t-ブチルアルコールのOH酸素O5の孤立電子対が硫酸のプロトンH35を奪い(C)、O30–H35電子がO30へ戻りHSO4⁻になる(B)。–OHが–OH2⁺（良い脱離基＝水）に変わる。

段 2

t-ブチルカチオン生成② 水が脱離

C1–O5結合の電子がO5へ降りて水が脱離する(B, 脱離矢印)。第3級カルボカチオン（t-ブチルカチオン）が生じる。3級は超共役と誘起効果で安定なので生成しやすく、転位しない。

段 3

求電子付加：環がt-ブチルカチオンを攻撃（アレニウム・律速）

試薬・条件: t-Bu⁺

1,4-ジメトキシベンゼンの環π電子（C10=C11）がt-ブチルカチオンの炭素C1を攻撃して新しいC11–C1結合を作る(A)。環は芳香族性を失い、正電荷がOMeの付いたC10（オキソカルベニウムとして強く安定化されるo/p位）に乗ったアレニウムになる。芳香族性を壊すこの段が律速。

Q.なぜカチオン側に2つ目の矢印が要らないのか

A.求電子剤が裸のカルボカチオン（空のp軌道）だから。ニトロ化のNO2⁺のように内部のπを組み替える必要がなく、環のπがそのまま空軌道へ入って1本の矢印で済む。

段 4

脱プロトンで再芳香族化（モノt-ブチル体）

試薬・条件: HSO4⁻（塩基）

塩基HSO4⁻がsp3炭素C11のH25を引き抜き(C)、C11–H25の結合電子が環に戻ってC10=C11を再生する(B)＝再芳香族化。2-t-ブチル-1,4-ジメトキシベンゼン（モノ置換体）が完成し硫酸が再生する。残った活性位置（C5相当）で同じ機構をもう一度繰り返すとジ-t-ブチル体になる。

原理: EASの一型（アルキル化）。求電子剤は第3級カルボカチオン（t-ブチルカチオン）。t-ブチルアルコールを濃硫酸がプロトン化し、水が抜けて生じる。電子豊富な1,4-ジメトキシベンゼン（OMe×2が強い活性化基）がこのカチオンを攻め、付加→脱プロトンで戻る。同じことが2回起きて1,4-ジ-t-ブチル-2,5-ジメトキシベンゼンになる。
選択性: Q.なぜ 2,5 位に入るのか／なぜ転位が起きないのか
A.2つのOMeはo/p配向の活性化基。OMeのオルト位（=もう一方のOMeのメタ位）が最も電子豊富で、立体の許す位置に入って2,5-ジ置換になる。t-ブチルカチオンは最初から第3級で最も安定なので、転位（より安定なカチオンへ組み替え）が起こらない＝Friedel–Craftsアルキル化につきものの転位の心配がない、教材向きの基質。
駆動力: 律速はアレニウム生成。OMeの酸素の孤立電子対が正電荷を強く安定化する（オキソカルベニウム共鳴）ので、ジメトキシベンゼンは弱い試薬でも反応する。再芳香族化で安定化。硫酸は触媒で再生。

この機構は機械検算を通過しています。

原子の保存・電子の流れ・生成物への到達を機械検証済み。経路の妥当性は複数ありうる。

検算の内訳を見る

矢印⇄結合変化の整合	整合	fail=0 / check=0（全4段）
電荷保存	保存	全段で電荷保存
中間体の鎖の連続	連続	中間体の鎖が連続
生成物への到達（内部整合）	到達	看板の生成物が機構の終着点に一致
生成物の分子式		C12H18O2
PubChem 照合	緑・完全一致	完全一致（CID 88792） 2-tert-butyl-1,4-dimethoxybenzene