Właściwości chemiczne arenów Spalanie oraz katalitycznie utlenianie Reakcje addycji , Reakcje substytucji, Reakcje alifatycznych pochodnych benzenu, Reakcje substytucji w pierścieniu aromatycznym – halogenowanie, nitrowanie, sulfonowanie benzenu

Reakcje spalania i utleniania Spalanie w powietrzu atmosferycznym – benzen spala się żółto-pomarańczowym, silnie kopcącym płomieniem – spalanie niecałkowite: 2C6H6+ 3O2  12C + 6H2O Benzen trudno ulega utlenieniu katalitycznemu (KMnO4) , natomiast jego homologi znacznie łatwiej: - utlenienie metylobenzenu (toluenu) CH3 COOH C C HC CH HC CH + 3[O]  + H2O HC CH HC CH CH CH Metylobenzen (toluen) Kwas benzoesowy (benzenokarboksylowy)

Reakcje addycji na pierścieniu benzenowym Reakcje addycji – zachodzą trudno, pod wpływem uv ulegają halogenowaniu (rodnikowe przyłączenie) , pod wpływem katalizatorów r. uwodornienia (hydrogenacji) CH 1CHCl HC CH 6ClHC 2CHCl + 3Cl2 uv/T HC CH 5ClHC 3CHCl CH 4CHCl benzen 1,2,3,4,5,6-heksachlorocykloheksan C6H6 + 3H2 Ni C6H12 (cykloheksan)

Reakcje substytucji (podstawienia) alifatycznych pochodnych benzenu Chlorowanie metylobenzenu (toluenu) w obecności uv – substytucja zachodzi na grupie alifatycznej, - C6H5 grupa fenylowa (fenyl): CH3 + Cl2 uv CH2 – Cl + HCl | | C6H5 C6H5 metylobenzen (toluen) chlorofenylometan Bromowanie etylobenzenu w obecności uv – substytucja zachodzi na grupie alifatycznej zgodnie z regułą Zajcewa CH2 – CH3 + Br2 uv 1CHBr – 2CH3 + HBr oraz 2CH2 – 1CH2-Br | | | C6H5 C6H5 C6H5 etylobenzen 1-brmo-1-fenyloetan 1-bromo-2-fenyloetan

Polimeryzacja fenyloalkenów Polimeryzacja fenyloetenu (styrenu) – w przypadku gdy boczny łańcuch pochodnej benzenu zawiera wiązanie podwójne, to związki te ulegają, tak jak alkeny, reakcji addycji oraz polimeryzacji nCH = CH2  CH – CH2 n | | C6H5 C6H5 styren (fenyloeten) polistyren (polifenyloeten) Spieniony propanem i sprasowany polistyren to styropian, który stosowany jest w budownictwie do termoizolacji, w przemyśle spożywczym do produkcji opakowań.

Substytucja elektrofilowa w pierścieniu benzenowym Cząsteczki alkanów ulegają reakcji substytucji rodnikowej, natomiast w przypadku związków aromatycznych zachodzi substytucja elektrofilowa. Zdelokalizowany sekstet elektronowy w pierścieniu aromatycznym (ruchliwe eletrony π) oddziaływuje na drobiny poszukujące elektronów (elektrofile), do tych drobin należą kationy i cząsteczki silnie spolaryzowane (substraty elektrofilowe), Elektrofile biegunem dodatnim dipola atakują elektrony π w pierścieniu aromatycznym.

Substytucja elektrofilowa w pierścieniu benzenowym cd Chlorowanie benzenu (Cl2) C6H5 – H + Cl - Cl FeCl3/opiłki Fe C6H5 – Cl + HCl benzen chlorobenzen Nitrowanie benzenu (HNO3 + H2SO4) C6H5 – H + HO – NO2 H2SO4 C6H5 – NO2 + H2O benzen nitrobenzen Sulfonowanie benzenu (H2SO4) C6H5 – H + HO - SO3H C6H5 – SO3H + H2O benzen kwas benzenosulfonowy Uwaga: - mechanizm substytucji elektrofilowej będzie przedmiotem odrębnej prezentacji