La proprietà chimica principale degli idrocarburi aromatici è la loro aromaticità. Nel complesso, mostrano stabilità strutturale, subiscono facilmente reazioni di sostituzione elettrofila e sono meno inclini a reazioni di addizione e ossidazione. Le proprietà specifiche sono le seguenti:
Caratteristica principale: reazioni di sostituzione elettrofila
Questa è la reazione più tipica degli idrocarburi aromatici. Durante la reazione viene preservata una struttura stabile dell'anello benzenico. I tipi comuni includono:
Nitrazione: il benzene reagisce con l'acido nitrico concentrato sotto catalisi concentrata di acido solforico e riscaldamento per produrre nitrobenzene. Questa è una caratteristica reazione di sostituzione degli idrocarburi aromatici.
Solfonazione: reazione con acido solforico concentrato, dove gli atomi di idrogeno nell'anello benzenico vengono sostituiti da gruppi di acido solfonico (-SO₃H). La reazione è reversibile e può essere utilizzata per la protezione della localizzazione dell'anello benzenico.
Alogenazione: sotto la catalisi degli acidi di Lewis (come FeCl₃), gli atomi di idrogeno nell'anello benzenico vengono sostituiti da alogeni per produrre idrocarburi aloaromatici.
Reazione artigianale-francese: includere l'alchilazione e l'acilazione, l'introduzione di gruppi alchilici o acilici nell'anello benzenico sotto la catalisi AlCl₃ è un metodo importante per preparare chetoni aromatici e alchilbenzeni. Tuttavia, l'alchilazione è soggetta a riarrangiamento.
Effetto direttivo: i sostituenti esistenti sull'anello benzenico influenzano la posizione e la reattività delle sostituzioni successive: i gruppi donatori di elettroni (come metile e idrossile) attivano l'anello benzenico, causando preferenzialmente la sostituzione nella posizione orto/para; i gruppi elettron-attrattori (come nitro e carbossile) disattivano l'anello benzenico, provocando preferenzialmente la sostituzione nella posizione meta; gli alogeni sono un caso speciale, poiché disattivano l'anello benzenico ma risultano comunque in una sostituzione orto/para-diretta.
Reazioni di addizione: i sistemi coniugati di idrocarburi aromatici sono stabili, richiedono condizioni rigorose per l'aggiunta e il processo di addizione spesso distrugge la struttura aromatica.
Idrogenazione catalitica: il benzene, ad alta temperatura e pressione e con un catalizzatore, può aggiungere completamente idrogeno per formare cicloesano; gli idrocarburi aromatici ad anello -condensato come il naftalene e l'antracene sono più inclini all'addizione rispetto al benzene, reagendo preferenzialmente nella posizione più reattiva.
Alogenazione fotochimica: il benzene può aggiungere cloro sotto irradiazione luminosa per formare esaclorocicloesano, anziché subire una reazione di sostituzione.