Итак, бензол — это совсем не циклогексатриен, как его изображает формула Кекуле. Взаимодействие всех шести электронов в пределах одного шестичленного кольца придает молекуле бензола специфические свойства, отличающие его от непредельных соединений.
Оказывается, свободное перемещение электронов по всему кольцу энергетически очень выгодно.-Подсчитано, что от этого энергия бензола на 153,4 кДж/моль меньше, чем была бы энергия гипотетического циклогексатриена с тремя строго фиксированными двойными связями. Это уменьшение энергии за счет «освобождения»! электронов называется энергией резонанса.
Именно такая делокализация электронов и придает бензолу ароматические свойства. Наиболее характерная особенность ароматических соединений — способность легко замещать атомы водорода на другие группировки. Широко известна реакция бромирования бензола: на бензол действуют бромом в присутствии катализатора, при этом образуется бром-бензол и выделяется молекула бромистого водорода:
Реакции замещения в бензольном кольце вроде только что написанной называются электрофильными. Оки протекают по сложному механизму сколько стадий. Посмотрите, насколько сложна реакция нитрования бензола: Условно показано явление ароматичности — понижение энергии циклической системы вследствие рассредоточения я-электронов по кольцу.
В бензоле на иитрогруппу может заместиться любой атом водорода. А если взять не бензол, а его производное, т. е. бензол, в котором один из водородов уже заменен на какую-то группу? Оказывается, что в этом случае второй заместитель пойдет в одно из трех положений, в зависимости от природы первого заместителя. Так, одни группировки отправляют второй заместитель в орто- или /шра-положение, другие — в жега-положение.
Группы, направляющие новые заместители в орто-и пара-положения, называются ориентантами I рода, они обычно подают, «накачивают» электронную плотность в бензольное ядро. Ориентанты II рода — акцепторы электронной плотности Вони, как правило, содержат группы атомов с кратными связями.