Хімічні властивості аренів

У зв’язку з тим, що утворення ароматичного зв’язку (трьох зв’язаних подвійних зв’язків у шестичленному циклі) є надзвичайно енергетично вигідним, для аренів майже не характерні реакції приєднання, попри те, що вони є ненасиченими сполуками. Для аренів найбільш характерні реакції заміщення. Хоча поруч з реакціями заміщення ароматичні вуглеводні все-таки можуть вступати в реакції приєднання. Зважаючи на те, що ці реакції призводять до порушення ароматичної системи, вони вимагають більших витрат енергії й протікають тільки в жорстких умовах.

1. Галогенування. Бензен та його гомологи взаємодіють із хлором або бромом у присутності каталізаторів — безводних АlСl₃, FеВr₃ або АlВr₃:

Із толуену за цією реакцією виходить суміш орто- і пара-ізомерів.

2. Нітрування. Бензен дуже повільно реагує з концентрованою нітратною кислотою навіть при сильному нагріванні. Однак при дії так званої нітрувальної суміші (суміш концентрованих нітратної та сульфатної кислот) реакція нітрування проходить досить легко:

3. Сульфування. Реакція легко проходить під дією «димної» сульфатної кислоти (олеуму):

4. Алкілування за Фріделем-Крафтсом (див. вище способи добування гомологів бензену).

5. Алкілування алкенами. Ці реакції широко використовують у промисловості для добування етилбензену та ізопропілбензену (кумолу). Алкілування проводять у присутності каталізатора АlСl₃:

6. Гідрування бензену йде при нагріванні й високому тиску в присутності металічних каталізаторів (Ni, Рt, Рd). Бензен перетворюється в циклогексан:

Гомологи бензену при гідруванні дають похідні циклогексану:

7. Радикальне галогенування бензену відбувається при взаємодії його парів із хлором тільки під впливом жорсткого ультрафіолетового випромінювання. При цьому бензен приєднує три молекули хлору й утворюється твердий продукт — гексахлорциклогексан (гексахлоран):

(атоми Гідрогену в молекулі С₆Н₆Сl₆ не зазначені).

8. Реакції в бічному ланцюзі. За хімічними властивостями алкільні радикали в ароматичних сполуках подібні до алканів. Атоми Гідрогену в них можуть заміщатися на галоген, тому за відсутності каталізатора при нагріванні або ультрафіолетовому опроміненні йде радикальна реакція заміщення в бічному ланцюзі. Вплив бензенового кільця на алкільні замісники призводить до того, що заміщається завжди атом Гідрогену в атома Карбону, безпосередньо пов’язаного з бензеновим кільцем (α — атома Карбону).

9. Окиснення. При дії на гомологи бензену калій перманганату та інших сильних окисників бічні ланцюги окиснюються. Яким би складним не був ланцюг замісника, він руйнується, за винятком а -атома Карбону, що окиснюється в карбоксильну групу. Гомологи бензену з одним бічним ланцюгом дають бензойну кислоту:

Гомологи, які мають два бічні ланцюги, дають двохосновні кислоти: