Benceno

El cloro y el bromo dan derivados por sustitución de uno o más hidrógenos del benceno, que reciben el nombre de haluros de arilo.

${\displaystyle {\ce {C6H6 + Cl2 ->}}\underbrace {{\ce {C6H5Cl}}} _{\mathrm {clorobenceno} }+{\ce {HCl}}}$

${\displaystyle {\ce {C6H6 + Br2 ->}}\underbrace {{\ce {C6H5Br}}} _{\mathrm {bromobenceno} }+{\ce {HBr}}}$

La halogenación está favorecida por las bajas temperaturas y algún catalizador, como el hierro, el tricloruro de aluminio u otro ácido de Lewis, que polariza al halógeno para que se produzca la reacción. En el caso del bromobenceno se utiliza FeBr₃ como catalizador.[4]

Cuando los hidrocarburos bencénicos se tratan con ácido sulfúrico concentrado, que es una mezcla de (H₂SO₄) y (SO₃), se forman compuestos característicos que reciben el nombre ácidos sulfónicos. El electrófilo que reacciona puede ser HSO₃⁺ o SO₃.[5] Es la única reacción reversible de las que estamos considerando.[6]

${\displaystyle {\ce {C6H6 + H2SO4H(SO3) ->}}\underbrace {{\ce {C6H5SO3H}}} _{\mathrm {{\acute {a}}cido\ bencenosulf{\acute {o}}nico} }+{\ce {H2O}}}$

El ácido nítrico fumante o una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico, denominada mezcla sulfonítrica, (una parte de ácido nítrico y tres de sulfúrico), produce derivados nitrados, por sustitución. El ácido sulfúrico protona al ácido nítrico que se transforma en el ion nitronio positivo (NO₂⁺) que es el agente nitrante efectivo:

${\displaystyle {\ce {C6H6 + HONO2(H2SO4) ->}}\underbrace {{\ce {C6H5NO2}}} _{\mathrm {nitrobenceno} }+{\ce {H2O}}}$

Este proceso se efectúa haciendo reaccionar el benceno con ácido nítrico y usando como catalizador ácido sulfúrico, mezcla que se conoce como sulfonítrica, generándose el ion nitronio NO₂⁺, que actúa como agente electrofílico a una temperatura entre 50 a 60 °C, produciéndose en este proceso el nitro benceno y agua

El benceno es inflamable y arde con llama fuliginosa, propiedad característica de la mayoría de los compuestos aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono.

${\displaystyle {\ce {C6H6 + 15/2 O2 -> 6 CO2 + 3 H2O}}}$

El anillo de benceno puede ser reducido a ciclohexano, con hidrogenación catalítica (por ejemplo, usando níquel Raney) a alta presión, manteniendo así la estructura de la cadena cerrada. La reducción parcial se puede llevar a cabo por medio del método de Birch para formar ciclohexadienos.

El benceno reacciona con los haluros de alquilo, en presencia de cloruro de aluminio anhidro (AlCl₃) como catalizador, formando homólogos.

${\displaystyle {\ce {C6H6 + CH3Cl ->}}\underbrace {{\ce {C6H5CH3}}} _{\mathrm {tolueno} }+{\ce {HCl}}}$

El ataque sobre el anillo bencénico por el ion ⁺CH₃ es semejante al realizado por el ion Cl⁺ en la cloración.

Es una modificación de la de Wortz de la serie grasa. Los homólogos del benceno pueden prepararse calentando una solución etérea de un halogenuro de alquilo y otro de arilo con sodio. Este método tiene la ventaja sobre el de Friedel–Crafts, de que se conoce la estructura del producto y puede introducirse fácilmente cadenas largas normales.

Derivados del benceno. Influencia orientadora de los elementos que sustituyen al benceno.

Cuando se introduce un segundo sustituyente y en un derivado del benceno del tipo C₆H₅X, la posición que ocupa Y depende del carácter electrónico del grupo X, que ya está presente en el núcleo. Los productos de la reacción pueden ser orto y para o meta disustituidos y eso depende de la velocidad de la reacción de sustitución en cada una de las tres posiciones.

Hay unas reglas de orientación:

• Los grupos de la clase I (dadores de electrones o entregadores) orientan la sustitución a las posiciones orto y para. En esta clase pueden encontrarse alguno de los grupos que siguen, OH, NH₂, Cl, Br, I, F, CH₂CI, SH, C₆H₅, etc.
• Los grupos de la clase II (aceptores de electrones) orientan la sustitución a la posición meta. En esta clase pueden incluirse: N0₂, SO₃H, CN, COOH, CHO, etc.

Hay un método sencillo de orientación para los derivados disustituidos que fue establecido por Körner. Frecuentemente es llamado método 2,3,1 de Körner. Se basa en el principio de que la introducción de un tercer sustituyente en un compuesto para proporciona un producto trisustituido, en el isómero orto dos y en el meta tres. Körner aplicó este principio para establecer la orientación de los dibromobencenos isómeros. Nitró cada uno de ellos y examinó el número de productos nitrados. El isómero que dio un solo dibromo-nitrobenceno es el para; el que dio dos derivados nitrados, el orto, y el tercero que dio tres, es el compuesto meta.