Алкилирование фенола, как и других ароматических соединений, протекает через стадию присоединения протонированного алкилкатиона к sр2-гибридизированному атому углерода в ароматическом ядре с образованием карбкатиона (σ-комплекса):
Часто считают, что образование алкилфенола протекает далее так же, как и при обычном алкилировании ароматических углеводородов в ядро, — в результате быстрого отщепления протона от указанного комплекса:
Однако для σ-комплексов вышеуказанного. типа характерна высокая подвижность протона в гидроксильной группе. Поэтому они склонны к его отщеплению с образованием нейтрального алкилциклогексадиенона, перегруппирующегося в алкилфенол:
Промежуточное образование алкилциклогексадиенона считается отличительной чертой механизма алкилирования фенола [211] и других реакций электрофильного замещения в фенолах [247, с. 104].
Лимитирующей стадией реакции алкилирования фенола является, как правило, образование карбкатиона. Образование циклогексадиенона идет синхронно с электрофильной атакой фенола алкилкатионом. Если синхронность нарушается, то образуются алкилфениловые эфиры, которые под действием кислот легко перегруппировываются (изомеризуются) в алкилфенолы: