ukázat podrobný průběh reakce elektrofilní aromatické substituce
Acylace fenolů probíhá mechanismem elektrofilní aromatické substituce. Fenol reaguje s acylhalogenidem, anhydridem nebo karboxylovou kyselinou v přítomnosti Lewisovy kyseliny působící zde jako katalyzátor. Reakce může probíhat i opačným směrem a jedná se tedy o vratnou reakci.
Kdyby reakce probíhala bez přítomnosti katalyzátoru – Lewisovy kyseliny, došlo by k nukleofilní substituci halogenu hydroxylem fenolu. Acyl by se navázal na hydroxylovou skupinu fenolu a vznikl by tak ester fenolu. Po přidání katalyzátoru však dochází k tzv. Friesovu přesmyku na arylketony.
Fenol má díky přítomné hydroxylové skupině zvýšenou elektronovou hustotu v polohách 2, 4, 6. Substituent se tak přednostně váže do těchto poloh.
Ve vytvořené animaci probíhá reakce fenolu s acetylchloridem. Jako katalyzátor jsem využila chlorid hlinitý (Lewisova kyselina). Ten interaguje s volnými páry chlorového atomu acetylchoridu, napomáhá štěpení vazby Cl–C a vzniku karbokationtu, který se stává elektrofilním činidlem
Fenol s karbokationtem vytváří tzv. π-komplex– uskupení charakterizované elektrostatickým přitahováním záporného oblaku π-elektronů a elektrofilního reagentu. Díky zvýšené elektronové hustotě na benzenovém jádru v polohách 2, 4 a 6 a možnosti stabilizace σ- komplexů do těchto poloh, se elektrofilní činidla vážou do těchto poloh. Substituent v mé animaci se naváže do polohy 4 díky nejmenšímu stínění. Při reálné reakci 74% produktu tvoří 4-hydroxyacetofenon a jako vedlejší produkt se pak tvoří 2-hydroxyacetofenon.
Navázání elektrofilu můžeme zjednodušeně popsat jako vytvoření nové vazby na úkor π-elektronů benzenového kruhu, kdy dojde k narušení aromatického charakteru látky. Na uhlíku vedle nově navázané skupiny se vytvoří kladný náboj a vzniká tzv. σ-komplex. Tento meziprodukt je velice nestabilní, proto se molekula snaží o obnovení aromatického jádra. To znovu vzniká odtržením protonu z uhlíku s navázaným substituentem. Uvolněná vazba se pak zapojí do konjugovaného systému a regeneruje aromatický charakter.
Uvolněný proton reaguje s aluminiumtetrachloridovým aniontem za vzniku chlorovodíku a chloridu hlinitého, čímž dochází k regeneraci katalyzátoru.