De belangrijkste chemische eigenschap van aromatische koolwaterstoffen is hun aromaatiteit. Over het geheel genomen vertonen ze structurele stabiliteit, ondergaan ze gemakkelijk elektrofiele substitutiereacties en zijn ze minder gevoelig voor additie- en oxidatiereacties. Specifieke eigenschappen zijn als volgt:
Kernkenmerk: elektrofiele substitutiereacties
Dit is de meest typische reactie van aromatische koolwaterstoffen. Tijdens de reactie blijft een stabiele benzeenringstructuur behouden. Veel voorkomende typen zijn onder meer:
Nitratie: Benzeen reageert met geconcentreerd salpeterzuur onder geconcentreerde zwavelzuurkatalyse en verwarming om nitrobenzeen te produceren. Dit is een karakteristieke substitutiereactie van aromatische koolwaterstoffen.
Sulfonering: Reactie met geconcentreerd zwavelzuur, waarbij waterstofatomen in de benzeenring worden vervangen door sulfonzuurgroepen (-SO₃H). De reactie is omkeerbaar en kan worden gebruikt voor de lokalisatiebescherming van de benzeenring.
Halogenering: Onder de katalyse van Lewis-zuren (zoals FeCl3) worden waterstofatomen in de benzeenring vervangen door halogenen om halo-aromatische koolwaterstoffen te produceren.
Franse-Ambachtelijke reactie: inclusief alkylering en acylering is het introduceren van alkyl- of acylgroepen in de benzeenring onder AlCl3-katalyse een belangrijke methode voor het bereiden van aromatische ketonen en alkylbenzenen. Alkylering is echter gevoelig voor herschikking.
Richtend effect: Bestaande substituenten op de benzeenring beïnvloeden de positie en reactiviteit van daaropvolgende substituties: elektronen-donerende groepen (zoals methyl en hydroxyl) activeren de benzeenring en veroorzaken bij voorkeur substitutie op de ortho/para-positie; elektron-zuigende groepen (zoals nitro en carboxyl) deactiveren de benzeenring, waarbij bij voorkeur substitutie op de metapositie wordt veroorzaakt; halogenen zijn een speciaal geval, waarbij de benzeenring wordt gedeactiveerd, maar nog steeds resulteert in ortho/para-gerichte substitutie.
Additiereacties: De geconjugeerde systemen van aromatische koolwaterstoffen zijn stabiel en vereisen stringente omstandigheden voor toevoeging, en het additieproces verstoort vaak de aromatische structuur.
Katalytische Hydrogenering: Benzeen kan onder hoge temperatuur en druk en met een katalysator waterstof volledig toevoegen om cyclohexaan te vormen; Aromatische koolwaterstoffen met gecondenseerde- ringen, zoals naftaleen en antraceen, zijn gevoeliger voor additie dan benzeen, en reageren bij voorkeur op de meer reactieve positie.
Fotochemische halogenering: Benzeen kan onder lichte bestraling chloor toevoegen om hexachloorcyclohexaan te vormen, in plaats van een substitutiereactie te ondergaan.