Изомерия производных бензола

Так как в бензольном кольце электронная плотность выровнена и все атомы углерода равноценны, монозамещенные производные бензола изомеров не имеют.

Структуры I, II, III и IV не являются изомерами. Все эти соединения - бромбензол.

Двузамещенные производные бензола могут существовать в трех изомерных формах.

1. Два заместителя расположены у соседних атомов углерода бензольного кольца. В этом случае говорят, что заместители находятся в орто-положении относительно друг друга.

Все эти соединения имеют одно общее название -

1,2 –диметилбензол (орто-ксилол).

Поскольку кольцо симметрично, все изображенные выше наборы орто-положений равноценны.

2. Два заместителя в бензольном кольце разделены одним атомом углерода. Такие изомеры называют мета-изомерами.

Все эти производные бензола имеют одно общее название -

1,3–динитробензол (мета-динитробензол). Так как кольцо симметрично, все наборы мета-положений равноценны.

3. Два заместителя в бензольном кольце разделены двумя атомами углерода. Такие изомеры называют пара - изомерами.

Эти производные бензола имеют одно общее название - 1,4-дихлорбензол (пара-дихлорбензол).

Вследствие симметричности кольца все три набора пара - положений равноценны.

Таким образом, в бензольном кольце по отношению к уже имеющемуся заместителю существует два орто-положения, два мета- положения и одно пара -положение

Обозначим Х любой заместитель в бензольном кольце, и рассмотрим, какие атомы углерода кольца можно рассматривать как орто-, мета- и пара- положения по отношению к этому заместителю, стоящему у разных атомов углерода.

Полизамещенные производные бензола

Если в бензольном кольце имеются три или более заместителей, их положение в кольце следует обозначать только с помощью цифр. Например,

1,2,4 - трибромбензол 1,3,5 - триметилбензол

2. Общий механизм реакций электрофильного замещения в

ароматическом ряду

Ароматический характер бензола диктует свои условия: реакции будут протекать достаточно легко, если не затрагивать стабильную ароматическую систему. Следовательно, это должны быть реакции замещения по связи С-Н. Учитывая нуклеофильный характер кольца, атакующим реагентом должен быть электрофил.

Здесь мы не будем разбирать конкретные реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду, а рассмотрим общую картину механизма этого процесса, применяя символ для обозначения любой электрофильной частицы, атакующей бензольное кольцо. (Подробно эти реакции будут рассмотрены в главе «Углеводороды»).

Все реакции в ароматическом ряду протекают по одному и тому же пути, и начинаются они с атаки электрофильной частицей ароматической  -электронной системы.

В результате образуется  -комплекс, в котором электрофил связывается с молекулой бензола за счёт всех его -электронов. Затем электрофильная частица вытягивает из ароматической шестёрки пару электронов, за счёт которой и образует σ-связь с кольцом, атом углерода при этом становится sp³-гибридизованным. Образуется σ-комплекс, в котором остальные четыре -электрона располагаются в две сопряжённые двойные связи, а атомы углерода остаются sp²-гибридизованными. Находящийся рядом с местом атаки положительный центр не остаётся безучастным к соседней системе π-электронов, и фактически  -электроны "растекаются" по всем пяти атомам углерода. За счёт такой делокализации происходит стабилизация -комплекса, в котором положительный заряд рассредоточен почти по всему кольцу. Затем от sp³-гибридизованного атома углерода отщепляется протон, а электронная пара, за счёт которой он был привязан к бензольному кольцу, вливается в состав вновь образующейся ароматической шестерки электронов.

 -комплекс σ-комплекс стабилизированный продукт

σ- комплекс S_Е -реакции

Е - электрофил

По этому механизму протекают все процессы электрофильного замещения в бензольном кольце. Эти реакции подробно мы рассмотрим в главе "Свойства углеводородов".