Il riarrangiamento di Fries è una reazione che comporta la conversione di esteri fenolici in idrossi arilchetoni per riscaldamento in presenza di un catalizzatore. Il chimico tedesco Karl Theophil Fries nel 1908 riportò per primo questo tipo di composti che sono importanti intermedi per diversi prodotti farmaceutici
Formazione di esteri fenolici
A seconda delle condizioni di reazione il fenolo e i derivati fenolici reagiscono con alogenuri acilici o anidridi per dare acilazione sul:
- carbonio secondo un meccanismo di sostituzione elettrofila aromatica
- ossigeno secondo un meccanismo di sostituzione nucleofila acilica con formazione di un estere tramite O -acilazione.
Il prodotto dell’O-acilazione si forma più velocemente e predomina in condizioni di controllo cinetico. L’o-acilazione può essere promossa da:
- catalisi acida tramite protonazione dell’agente acilante, aumentandone il carattere elettrofilo
- catalisi di base tramite deprotonazione del fenolo, aumentandone il carattere nucleofilo
Condizioni
La reazione avviene in presenza di catalizzatori che fungono da acidi di Lewis o di Brønsted-Lowry come HF, AlCl3, BF3, TiCl4 e SnCl4.
In questa reazione, un gruppo acilico appartenente all’estere fenolico migra nell’anello arilico in posizione orto o para, a seconda della temperatura di reazione e del solvente. Una bassa temperatura di reazione favorisce la sostituzione in posizione para e con temperature elevate domina il prodotto orto. I solventi non polari favoriscono la formazione di prodotti orto mentre il rapporto para prodotto aumenta all’aumentare della polarità della soluzione.
La reazione può avvenire anche in assenza di catalizzatore per via fotochimica in presenza di luce U.V.
In questo caso la reazione avviene per via radicalica anche in presenza di gruppi disattivanti nell’anello benzenico. Tuttavia, a causa delle basse rese, non è adatto per produzioni industriali.
Meccanismo
Il meccanismo della reazione di riarrangiamento di Fries prevede l’utilizzo di un acido di Lewis come cloruro di alluminio. Quest’ultimo forma un legame coordinato con l’ossigeno carbonilico del gruppo acile che agisce come una base di Lewis con formazione di un carbocatione acilico. Quest’ultimo reagisce con l’anello aromatico in una sostituzione elettrofila aromatica.
In presenza di radiazioni U.V. si ha una scissione omolitica tra i due atomi di ossigeno con formazione di un radicale stabilizzato per risonanza e di un radicale con un carbonio carbonilico radicalico
Usi
Il riarrangiamento di Fries trova applicazioni nella sintesi di
- o- e p-idrossi acetofenone che sono utili intermedi nella produzione di prodotti farmaceutici
- intermedi farmaceutici e agrochimici, materiali termografici e agenti antivirali attivi
- α-tocoferolo o vitamina E