Composti aromatici: benzene, energia di risonanza, sostituzione elettrofila aromatica

Il benzene e l’aromaticità

Il benzene, formula $C_6H_6$, è il capostipite degli areni. L’anello esagonale è planare; gli elettroni dei doppi legami non restano fissi, ma sono delocalizzati su tutto l’anello. La struttura reale è un ibrido di risonanza, spesso rappresentato con un cerchio interno. Ne derivano distanze intermedie tra legame singolo e doppio e un’elevata stabilità, detta energia di risonanza. Per questo il benzene è poco reattivo rispetto agli alcheni.

Nomenclatura e reattività

• Con un solo sostituente si usa il nome del gruppo seguito da -benzene, come metilbenzene o toluene; il benzene come sostituente si chiama fenile.
• Con due sostituenti si usano orto (1,2), meta (1,3) e para (1,4); per esempio il $p$-xilene ha due metili in 1,4.
• Il benzene preferisce la sostituzione elettrofila aromatica: un elettrofilo $E^+$ sostituisce $H^+$, preservando l’anello; esempi sono alogenazione, alchilazione e nitrazione.
• Nell’ossidazione della catena laterale, $KMnO_4$ a caldo trasforma un gruppo alchilico in $-COOH$; il toluene dà acido benzoico, mentre l’anello resta intatto.