Il benzene sostituito è un composto in cui uno o più atomi di idrogeno sono sostituiti da altrettanti gruppi alchilici o eteroatomi
Negli alchilbenzeni ovvero nei composti dove il benzene è sostituito è presente un atomo di carbonio legato direttamente all'anello benzenico. Il più semplice dei composti appartenenti a questa categoria è il toluene.
Il toluene, ad esempio, in cui un idrogeno del benzene è sostituito con un gruppo -CH3 mostra una particolare reattività della posizione benzilica a causa della bassa energia di legame del legame C-H.
Nello specifico il legame C6H5CH2-H è più debole rispetto agli altri legami carbonio-idrogeno in quanto, la scissione omolitica del legame porta a un radicale stabilizzato per risonanza:
Reazioni
Gli alchilbenzeni e i loro derivati danno quindi una serie di reazioni:
- Ossidazione delle catene laterali in presenza di permanganato di potassio che porta alla formazione di acido benzoico
- Alogenazione sulla catena laterale secondo una reazione di sostituzione radicalica
In figura viene rappresentato il meccanismo di reazione tra l'etilbenzene e il bromo che dà luogo alla alogenazione del carbonio benzilico. A seguito della scissione omolitica della molecola di Br2 si ottengono due radicali Br·; l'allontanamento di un idrogeno legato al carbonio benzilico porta alla formazione di un radicale che attacca una molecola di Br2 con conseguente alogenazione del carbonio
- Sostituzione degli alogenuri benzilici
Gli alogenuri benzilici danno luogo a una reazione di sostituzione nucleofila. Quelli primari reagiscono secondo un meccanismo del tipo SN2 mentre gli alogenuri benzilici secondari o terziari reagiscono con un meccanismo del tipo SN1 a causa della formazione di un carbocatione stabilizzato per risonanza.
Ad esempio il bromofenilmetano reagisce via SN2 con NaOH per dare l'alcol benzilico
Il 2-bromo-1,1-dimetil-etilbenzene reagisce con l'acqua via SN1 a causa della formazione di un carbocatione stabilizzato per risonanza
- Eliminazione degli alcoli benzilici
Gli alcoli benzilici in ambiente acido danno reazioni di eliminazione per dare gli alcheni. Ad esempio l'1-feniletanolo in presenza di acido solforico dà luogo a una eliminazione tramite un meccanismo E1 per dare il feniletene
- Addizione sulla catena laterale in cui sono presenti doppi legami
Lo stirene e i suoi derivati danno le reazioni di addizione tipiche degli alcheni come idratazione e alogenazione. La reazione di addizione avviene sulla catena laterale insatura piuttosto che sull'anello benzenico che perderebbe l'aromaticità
