71-43-2 / 苯的常見化學反應

取代反應

　　主條目：取代反應、親電芳香取代反應

　　苯環上的氫原子在一定條件下可以被鹵素、硝基、磺酸基、烴基等取代，生成相應的衍生物。由于取代基的不同以及氫原子位置的不同、數量不同，可以生成不同數量和結構的同分異構體。

　　苯環的電子云密度較大，所以發生在苯環上的取代反應大都是親電取代反應。親電取代反應是芳環有代表性的反應。苯的取代物在進行親電取代時，第二個取代基的位置與原先取代基的種類有關。

　　鹵代反應

　　苯的鹵代反應的通式可以寫成：

　　PhH+X2——→PhX+HX

　　反應過程中，鹵素分子在苯和催化劑的共同作用下異裂，X+進攻苯環，X-與催化劑結合。

　　以溴為例，將液溴與苯混合，溴溶于苯中，形成紅褐色液體，不發生反應，當加入鐵屑后，在生成的三溴化鐵的催化作用下，溴與苯發生反應，混合物呈微沸狀，反應放熱有紅棕色的溴蒸汽產生，冷凝后的氣體遇空氣出現白霧（HBr）。催化歷程：

　　FeBr3+Br-——→FeBr4-

　　PhH+Br+FeBr4-——→PhBr+FeBr3+HBr

　　反應后的混合物倒入冷水中，有紅褐色油狀液團（溶有溴）沉于水底，用稀堿液洗滌后得無色液體溴苯。

　　在工業上，鹵代苯中以氯和溴的取代物最為重要。

　　硝化反應

　　苯和硝酸在濃硫酸作催化劑的條件下可生成硝基苯

　　PhH+HO-NO2-----H2SO4（濃）△---→PhNO2+H2O

　　硝化反應是一個強烈的放熱反應，很容易生成一取代物，但是進一步反應速度較慢。其中，濃硫酸做催化劑，加熱至50~60攝氏度時反應，若加熱至70~80攝氏度時苯將與硫酸發生磺化反應。

　　磺化反應用濃硫酸或者發煙硫酸在較高（70~80攝氏度）溫度下可以將苯磺化成苯磺酸。

　　

　　PhH+HO-SO3H------△→PhSO3H+H2O

　　苯環上引入一個磺酸基后反應能力下降，不易進一步磺化，需要更高的溫度才能引入第二、第三個磺酸基。這說明硝基、磺酸基都是鈍化基團，即妨礙再次親電取代進行的基團。

　　傅-克反應

　　在AlCl3催化下，苯也可以和醇、烯烴和鹵代烴反應，苯環上的氫原子被烷基取代生成烷基苯。這種反應稱為烷基化反應，又稱為傅-克烷基化反應。例如與乙烯烷基化生成乙苯

　　PhH+CH2=CH2—AlCl3→Ph-CH2CH3

　　在反應過程中，R基可能會發生重排：如1-氯丙烷與苯反應生成異丙苯，這是由于自由基總是趨向穩定的構型。

　　在強路易斯酸催化下，苯與酰氯或者羧酸酐反應，苯環上的氫原子被酰基取代生成酰基苯。反應條件類似烷基化反應。

加成反應

　　主條目：加成反應

　　苯環雖然很穩定，但是在一定條件下也能夠發生雙鍵的加成反應。通常經過催化加氫，鎳作催化劑，苯可以生成環己烷。但反應極難。

　　C6H6+3H2------催化劑△----→C6H12

　　此外由苯生成六氯環己烷（六六六）的反應可以在紫外線照射的條件下，由苯和氯氣加成而得。

氧化反應

　　燃燒

　　苯和其他的烴一樣，都能燃燒。當氧氣充足時，產物為二氧化碳和水。但在空氣中燃燒時，火焰明亮并有濃黑煙。這是由于苯中碳的質量分數較大。

　　2C6H6+15O2——→12CO2+6H2O

　　臭氧化反應

　　苯在特定情況下也可被臭氧氧化，產物是乙二醛。這個反應可以看作是苯的離域電子定域后生成的環狀多烯烴發生的臭氧化反應。

　　在一般條件下，苯不能被強氧化劑所氧化。但是在氧化鉬等催化劑存在下，與空氣中的氧反應，苯可以選擇性的氧化成順丁烯二酸酐。這是屈指可數的幾種能破壞苯的六元碳環系的反應之一。（馬來酸酐是五元雜環。）

　　這是一個強烈的放熱反應。

其他

　　苯在高溫下，用鐵、銅、鎳做催化劑，可以發生縮合反應生成聯苯。和甲醛及次氯酸在氯化鋅存在下可生成氯甲基苯。和乙基鈉等烷基金屬化物反應可生成苯基金屬化物。在四氫呋喃、氯苯或溴苯中和鎂反應可生成苯基格氏試劑。

光照異構化

　　苯在強烈光照的條件下可以轉化為杜瓦苯（Dewar苯）：

杜瓦苯的性質十分活潑（苯本身是穩定的芳香狀態，能量很低，而變成杜瓦苯則需要大量光能，所以杜瓦苯能量很高，不穩定）。

　　在激光作用下，則可轉化成更活潑的棱晶烷：

棱晶烷呈現立體狀態，導致碳原子sp3雜化軌道形成的π鍵間有較大的互斥作用，所以更加不穩定。