Aromatic

สารประกอบอะโรมาติกต้องมีสมบัติตรงตามกฎของฮุคเกล ทั้ง 3 ข้อ คือ
  1 .  มีโครงสร้างที่อะตอมต่อกันเป็นวงเป็นวงแบนราบ
  2 . คาร์บอนหรืออะตอมใดๆ แต่ละอะตอมในวงมี p-ออร์บิตัลอยู่ใน แนวตั้งฉากกับระนาบของวงแบนราบ หรือมี p-ออร์บิตัล เหลื่อมซ้อนกัน(Overlap)ตลอดวง
  3 . มีจำนวน pi-อิเลคตรอน ที่เคลื่อนที่ได้รอบวง เป็นจำนวนเท่ากับ “4n+2” เมื่อ n คือ เลข 0 หรือ เลขจำนวนเต็มใด ๆ เช่น เบนซีน พบว่าในวงมี pi-อิเลคตรอน เท่ากับ 6 ดังนั้นแทนค่าจากสูตร 4 n+2 = 6 พบว่า n = 1(เลขจำนวนเต็ม) จึงเป็นอะโรมาติก หรือ 1,3,5,7-cyclooctatetraene พบว่าในวงมี pi-อิเลคตรอน เท่ากับ 8 ดังนั้นแทนค่าจากสูตร 4 n+2 = 8 พบว่า n = 1.5 (ไม่เป็นเลขจำนวนเต็ม) ดังนั้น 1,3,5,7-cyclooctatetraene จึงไม่เป็นอะโรมาติก
ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ (Electrophilic Aromatic Substitution)
  1 . ปฏิกิริยาไนเตรชัน (nitration) : ปฏิกิริยาการแทนที่ไฮโดรเจนอะตอมด้วยหมู่ไนโตร เช่น
Overall transformation : Ar-H to Ar-NO₂
Electrophilic species : the nitronium ion (i.e. ⁺NO₂) formed by the loss of water from the nitric acid
C₆H₆(benzene)ทำปฏิกิริยากับ HNO₃ / H₂SO₄ C₆H₅NO₂ (nitrobenzene)

  2 . ปฏิกิริยาซัลโฟเนชัน (sulphonation) : ปฏิกิริยาการแทนที่ไฮโดรเจนอะตอมด้วยหมู่ซัลโฟนิก เช่น
Overall transformation : Ar-H to Ar-SO3H, a sulfonic acid
Electrophilic species : SO₃ which can be formed by the loss of water from the sulfuric acid
C₆H₆(benzene)ทำปฏิกิริยากับ SO₃ / H₂SO₄ C₆H₅SO₃H (benzenesulfonic acid)

  3 . ปฏิกิริยาฮาโลจิเนชัน (halogenation) : ปฏิกิริยาการแทนที่ไฮโดรเจนอะตอมด้วยหมู่ฮาโลเจน เช่น
Overall transformation :Ar-H to Ar-R
Electrophilic species : the halonium ion (i.e. ⁺X ) formed by the "removal" of a halide ion by the Lewis acid catalyst
C₆H₆(benzene)ทำปฏิกิริยากับ Cl₂ / AlCl₃ C₆H₅Cl (chlorobenzene)

  4 . อัลคีเลชันของฟรีเดล-คราฟท์ (alkylation) : ปฏิกิริยาการแทนที่ไฮโดรเจนอะตอมด้วยหมู่อัลคิล เช่น
Overall transformation : Ar-H to Ar-R

Electrophilic species : the carbocation (i.e. ⁺R ) formed by the "removal" of the halide by the Lewis acid catalyst
C₆H₆(benzene)ทำปฏิกิริยากับ CH₃I / FeCl₃ C₆H₅CH₃ (toluene)

  5 . เอซิลเลชันของฟรีเดล-คราฟท์ (acylation) : ปฏิกิริยาการแทนที่ไฮโดรเจนอะตอมด้วยหมู่เอซิล เช่น
Overall transformation : Ar-H to Ar-COR(a ketone)
Electrophilic species : the acyl cation or acylium ion (i.e. RCO ⁺ ) formed by the "removal" of the halide by the Lewis acid catalyst
C₆H₆(benzene)ทำปฏิกิริยากับ CH₃COCl / FeCl₃ C₆H₅COCH₃ (acetophenone)
อิทธิพลของหมู่เกาะต่อปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์
   หมู่เกาะ แบ่งได้ 3 ประเภท
  1 .  หมู่ให้อิเลคตรอน หรือหมู่กระตุ้น (Electron donating group or Activating group)
    ปฏิกิริยาเกิดรวดเร็วกว่าเบนซีนและหมู่อื่นๆและอิเลคโตรไฟล์จะเข้าที่ตำแหน่งออร์โธ และพารา    เช่น phenol มีหมู่ไฮดรอกซิ(-OH) เป็นหมู่เกาะที่ มีอิทธิพลทำให้เกิดปฏิกิริยาได้รวดเร็วมากขึ้น ตังอย่างได้แก่
C₆H₅-OH(phenol)ทำปฏิกิริยากับ HNO₃ / H₂SO₄ O₂N -C₆H₄-OH (o   -nitrobenzene and p   -nitrophenol)
  2 . หมู่ดึงอิเลคตรอน หรือหมู่ลดการกระตุ้น (Electron withdrawing group or Deactivating group)
    ปฏิกิริยาเกิดช้ากว่าเบนซีนและหมู่อื่นๆและ อิเลคโตรไฟล์จะเข้าที่ตำแหน่งเมตา เช่น benzoic acid มีหมู่คาร์บอกซิล(-COOH) เป็นหมู่เกาะที่มีอิทธิพลทำให้เกิดปฏิกิริยาช้ากว่าหมู่อื่นๆ ตัวอย่างได้แก่
C₆H₅COOH(benzoic acid)ทำปฏิกิริยากับ HNO₃ / H₂SO₄ O₂N -C₆H₄COOH(m   -nitrobenzene )
  3 . หมู่ฮาโลเจน (halogen)
    ปฏิกิริยาเกิดช้ากว่าเบนซีนแต่เร็วกว่าหมู่ดึงอิเลคตรอน และอิเลคโตรไฟล์จะเข้าที่ตำแหน่งออร์โธ และพารา เช่น bromobenzene มีหมู่โบรมีน เป็นหมู่เกาะที่ มีอิทธิพลทำให้เกิดปฏิกิริยาได้ช้ากว่าเบนซีนแต่เร็วกว่าหมู่ดึงอิเลคตรอน ตังอย่างได้แก่
C₆H₅Br (bromobenzene)ทำปฏิกิริยากับ HNO₃ / H₂SO₄ O₂N -C₆H₄-Br (o   -bromonitrobenzene and p   -bromonitrobenzene)
   จากตัวอย่างปฏิกิริยาไนเตรชันทั้ง 3 ตัวอย่างพบว่าอิทธิพลของหมู่เกาะทำให้ความเร็วในการเกิดปฏิกิริยาการแทนที่จะเรียงลำดับดังนี้
     C₆H₅OH(phenol) > C₆H₅Br(bromobenzene ) > C₆H₅COOH (benzoic acid) (เรียงลำดับจากเร็วไปช้า )
อิทธิพลของหมู่เกาะมากกว่า 1 หมู่ต่อปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์
  1 . หมู่เกาะที่ทำให้อิเลคโตรไฟล์เข้าตำแหน่งเดียวกัน หมู่เกาะทั้งสองจะช่วยเสริมกันในการเกิดการแทนที่ ตัวอย่างได้แก่
NH₂C₆H₄NO₂(p-nitroaniline)ทำปฏิกิริยากับ HNO₃ / H₂SO₄ 2,4-dinitroaniline
  2 . หมู่เกาะที่ทำให้อิเลคโตรไฟล์เข้าตำแหน่งต่างกัน  หมู่เกาะที่เป็นหมู่กระตุ้นมากกว่าจะมีอิทธิพลมากกว่า ตัวอย่างได้แก่
NH₂C₆H₄CH₃(p-toluidine or p-methylaniline)ทำปฏิกิริยากับ HNO₃ / H₂SO₄ 2-nitro-4-methylaniline
ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยนิวคลิโอไฟล์ (Nucleophilic Substitution)
    ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยนิวคลิโอไฟล์ (Nucleophilic Substitution) จะเกิดได้ยากแต่จะเกิดได้ง่ายขึ้น เมื่อเบนซีนมีหมู่ดึงอิเลคตรอนหลายหมู่อยู่ในวงแหวน เช่น หมู่ -NO₂ และนิวคลิโอไฟล์แทนที่บนวงแหวน ที่หมู่เฮโลเจน
ปฏิกิริยาการแทนที่ benzylic hydrogen
    ปฏิกิริยาการแทนที่ไฮโดรเจนอะตอมด้วยอะตอมของหมู่เฮโลเจนในสภาวะที่มีแสงสว่าง พบว่าไฮโดรเจนอะตอม ที่อยู่บนคาร์บอนอะตอม ที่ต่อกับ วงแหวนเบนซีน จะเกิดปฏิกิริยาได้อย่างรวดเร็ว เช่น
C₆H₅CH₃ (toluene) ทำปฏิกิริยากับ Br₂ / UV light C₆H₅CH₂Br  +  HBr
C₆H₅CH₂CH₃ (ethylbenzene) ทำปฏิกิริยากับ Br₂ / UV light C₆H₅CHBrCH₃  +  HBr
ปฏิกิริยา Oxidation ที่ benzylic position
    ปฏิกิริยาที่หมู่อัลคิลเปลี่ยนเป็นหมู่คาร์บอกซิลิก เช่น
C₆H₅CH₃ (toluene) ทำปฏิกิริยากับ KMnO₄ / H₂SO₄ C₆H₅COOH (benzoic acid)
C₆H₅CH₂CH₃ ทำปฏิกิริยากับ KMnO₄ / H₂SO₄ C₆H₅COOH (benzoic acid)