Химические свойства. Арены характеризуются довольно высокой термодинамической устойчивостью, несколько уступающей алканам

Арены характеризуются довольно высокой термодинамической устойчивостью, несколько уступающей алканам, но значительно превы­шающей алкены и циклоалкены. В большей мере это относится к незамещенным аренам, и аренам с меньшим количеством колец в молекуле. Особенно затруднены с аренами реакции присоединения.

6.3.1. Реакции электрофильного замещения для aренов наиболее характерны. Механизм электрофильного замещения может быть представлен такой схемой:

Н Х

+ Х⁺ Х⁺ + Н⁺. (6.1)

Х

-комплекс -комплекс

где Х⁺ – электрофил.

Электрофильному замещению предшествует кислотно-основная реакция, например:

НNO₃ +2H₂SO₄ 2HSO₄ ^- +H₃O⁺ + NO^-₂; (6.2)

2Н₂SO₄ SO₃ + H₃O⁺ + HSO₄ ^–; (6.3)

SO₃ + H₂SO₄ HSO₄^- + SO₃H⁺ (6.4)

При галогенировании в присутствии сильных или льюисовских кислот (FeCl₃, AlCl₃, SnCl₄ и т. д.) происходит образование ионов:

Сl₂ + H₂SO₄ Cl⁺ + HCl + HSO₄^-; (6.5)

Cl₂ + FeCl₃ Cl ⁺ + FeCl₄^-. (6.6)

При повторном замещении образуются м -замещенные соединения.

6.3.2. Реакции присоединения. Эти реакции не являются характерными для аренов и протекают в жестких условиях при избыточном давлении и в присутствии катализатора (Ni, Pt, Pd и др.):

+ 3Н₂. (6.7)

Другая реакция присоединения – галогенирование – протекает по свободно-радикальному механизму в жидкой фазе при фото- или другом виде инициирования:

С₆Н₆ + 3Сl₂ C₆H₆Cl₆. (6.8)

Еще одна реакция присоединения – озонирование:

О₃ СНО

3Н₂ 3 + 6Н₂О. (6.9)

+ 3О₃ СНО

О₃ О₃

триозонид глиоксаль

Конденсированные арены вследствие неравноценности связей С – С более реакционноспособны, чем бензол, и в реакции присоединения вступают с большей скоростью:

ОНС СНО СНО

2О₃ О₃ +2Н₂ +; (6.10)

СНО

–2Н₂O

О₃

Сl₂ Cl Cl; (6.11)

Cl₂. (6.12) Cl Cl

6.3.2. Восстановление с йодистым водородом. Эта реакция протекает по механизму гидроизомеризации:

Т, 6НI СН₃ + 3I₂. (6.13) метилциклопентан