芳香族 メタ位の熱力学的安定性の理由

質問

こんにちわ。

有機化学の質問です。
トルエンに(CH3)2CHClをAlCl3と反応させると、それぞれオルト・メタ・パラ位についてトルエンのアルキル化ができるそうです。
しかし、これにさらに熱を加えると、脱アルキル化とアルキル化が起こり、究極的には、ほぼメタ位がアルキル化された化合物のみができるそうです。

この、メタ位がアルキル化されたトルエンが、熱力学的に最も安定であるそうなのですが、なぜ、メタ位がアルキル化されたトルエンがオルト位やパラ位のものに比べて安定なのですか？

回答No.3

kougetsu

潜在極性と表現するのが正しいか自信は無いのですが、アルキル基が置換した際に形式的にオルト・パラ位がδ－に、根元とメタ位がδ＋に分極したように書くことができます。これが調和(＋同士－同士が重なる)している方がよいかな？と思っただけで根拠は無いです。

実際に入るアルキル基が何なのかにもよります。先の回答ではメチル基が入った場合について考えていましたが、嵩高いアルキル基はオルト置換が起こりにくくなります。

なお、情報源の信頼性はどの程度なのでしょうか？
ex)　口頭で聞いただけ or 教科書に載っていた or 身近な誰かが実際に実験した結果 etc...

お礼

回答ありがとうございました。

すいません。詳しく説明を足します。
まず、この反応は教科書にのっているもので、Fiedel-Crafts反応の制約として紹介されています。信頼のおける情報であると思います。
また、トルエンに(CH3)2CHClをAlCl3と反応させると得られるのは、イソプロピル基のついたトルエンです。(←化合物名が分からず誤解を招きました。)一置換体です。
トルエンはオルト・パラ配向性ですので、このときの生成物が、オルト位・パラ位のものが主あることは理解できます。しかし、さらに熱を加えるとメタ位のものがほぼ100％にかわり、これは、メタ位の生成物が熱力学的に最も安定であるためだそうです。
それはどういった理由によるのか？というのが今回の質問です。
よろしくお願いします。

回答No.2

kougetsu

No.1の方が述べているのはベンゼン環に電子求引基が置換した場合の説明ですね。
アルキル基は電子供与基なのでオルト・パラ位の電子密度が上がり、求電子置換反応は加速します。その際に置換されやすいのはオルト・パラ位です。
メタ位がアルキル化された化合物、推測するに1,3,5-トリメチルベンゼン(メシチレン)が出来る理由としては、メチル基同士の立体反発と潜在極性を考えた際の調和ぐらいしか思いつきませんでした。

お礼

回答ありがとうございます。

すいません。説明不足でした。
生成物はどれも一置換体です。
多置換体ができるように思うので、それも疑問です。

潜在極性とはなんですか？

回答No.1

noname#91219

ベンゼン環に直結した中心原子は電気的に陽性の傾向があります。ベンゼン環のπ電子を引きつけるので、π電子雲中の電子が引き寄せられます。そうすると、オルト・パラ位の密度が低くなってしまいます。
メタ位の電子密度が高くなるので芳香族求電子置換反応が起こりますから、ベンゼン環全体の電子密度が低くなります。ベンゼンよりも反応性が減少します。熱力学的というのは電子密度（荷電密度）の都合によるからです。

お礼

回答ありがとうございます。

ANo.2さんのいわれるように、これは電子吸引基の説明のように思います。

補足

すいません。
↓求引基です。