Tính chất hóa học cốt lõi của hydrocacbon thơm là tính thơm của chúng. Nhìn chung, chúng thể hiện sự ổn định về cấu trúc, dễ dàng trải qua các phản ứng thay thế ái điện tử và ít xảy ra các phản ứng cộng và oxy hóa hơn. Tính chất cụ thể như sau:
Đặc điểm cốt lõi: Phản ứng thay thế điện di
Đây là phản ứng điển hình nhất của hydrocarbon thơm. Trong quá trình phản ứng, cấu trúc vòng benzen ổn định được bảo toàn. Các loại phổ biến bao gồm:
Nitrat hóa: Benzen phản ứng với axit nitric đậm đặc dưới sự xúc tác của axit sunfuric đậm đặc và đun nóng để tạo ra nitrobenzen. Đây là phản ứng thế đặc trưng của hydrocacbon thơm.
Sulfonation: Phản ứng với axit sulfuric đậm đặc, trong đó các nguyên tử hydro trong vòng benzen được thay thế bằng nhóm axit sulfonic (-SO₃H). Phản ứng này có thể thuận nghịch và có thể được sử dụng để bảo vệ định vị vòng benzen.
Quá trình halogen hóa: Dưới sự xúc tác của axit Lewis (như FeCl₃), các nguyên tử hydro trong vòng benzen được thay thế bằng halogen để tạo ra hydrocarbon haloaromatic.
Phản ứng-Crafts của Pháp: Bao gồm quá trình kiềm hóa và acyl hóa, đưa các nhóm alkyl hoặc acyl vào vòng benzen dưới xúc tác AlCl₃ là một phương pháp quan trọng để điều chế xeton thơm và alkylbenzen. Tuy nhiên, quá trình alkyl hóa có xu hướng sắp xếp lại.
Tác dụng điều khiển: Các nhóm thế hiện có trên vòng benzen ảnh hưởng đến vị trí và khả năng phản ứng của các chất thay thế tiếp theo: Các nhóm cho electron (chẳng hạn như metyl và hydroxyl) kích hoạt vòng benzen, ưu tiên gây ra sự thay thế ở vị trí ortho/para; nhóm hút electron-(chẳng hạn như nitro và carboxyl) vô hiệu hóa vòng benzen, ưu tiên gây ra sự thay thế ở vị trí meta; halogen là trường hợp đặc biệt, vô hiệu hóa vòng benzen nhưng vẫn dẫn đến sự thay thế theo hướng ortho/para{2}}.
Phản ứng cộng: Hệ thống liên hợp của hydrocacbon thơm ổn định, đòi hỏi các điều kiện nghiêm ngặt để bổ sung và quá trình bổ sung thường phá vỡ cấu trúc thơm.
Hydro hóa xúc tác: Benzen, dưới nhiệt độ và áp suất cao và với chất xúc tác, có thể thêm hydro hoàn toàn để tạo thành cyclohexane; hydrocacbon thơm vòng -ngưng tụ như naphthalene và anthracene dễ bị cộng hơn benzen, phản ứng tốt nhất ở vị trí phản ứng mạnh hơn.
Halogen hóa quang hóa: Benzen có thể thêm clo dưới sự chiếu xạ ánh sáng để tạo thành hexachlorocyclohexane, thay vì trải qua phản ứng thay thế.