Osnovno hemijsko svojstvo aromatičnih ugljovodonika je njihova aromatičnost. Sve u svemu, oni pokazuju strukturnu stabilnost, lako prolaze kroz reakcije elektrofilne supstitucije i manje su skloni reakcijama dodavanja i oksidacije. Specifična svojstva su sljedeća:
Osnovna karakteristika: elektrofilne supstitucijske reakcije
Ovo je najtipičnija reakcija aromatičnih ugljikovodika. Tokom reakcije, stabilna struktura benzenskog prstena je očuvana. Uobičajene vrste uključuju:
Nitracija: Benzen reaguje sa koncentriranom azotnom kiselinom pod katalizom koncentriranom sumpornom kiselinom i zagrijavanjem da bi se dobio nitrobenzen. Ovo je karakteristična reakcija supstitucije aromatičnih ugljovodonika.
Sulfoniranje: Reakcija sa koncentriranom sumpornom kiselinom, gdje su atomi vodonika u benzenskom prstenu zamijenjeni grupama sulfonske kiseline (-SO₃H). Reakcija je reverzibilna i može se koristiti za lokalizaciju zaštite benzenskog prstena.
Halogenacija: Pod katalizom Lewisovih kiselina (kao što je FeCl₃), atomi vodika u benzenskom prstenu se zamjenjuju halogenima kako bi se dobili haloaromatični ugljovodonici.
Francuska-Crafts reakcija: Uključujući alkilaciju i acilaciju, uvođenje alkil ili acil grupa u benzenski prsten pod AlCl₃ katalizom je važna metoda za pripremu aromatičnih ketona i alkilbenzena. Međutim, alkilacija je sklona preuređenju.
Usmjeravajući efekat: Postojeći supstituenti na benzenskom prstenu utiču na poziciju i reaktivnost narednih supstitucija: grupe koje doniraju elektron- (kao što su metil i hidroksil) aktiviraju benzenski prsten, prvenstveno uzrokujući supstituciju na orto/para poziciji; grupe koje povlače elektron- (kao što su nitro i karboksil) deaktiviraju benzenski prsten, prvenstveno uzrokujući supstituciju na meta poziciji; halogeni su poseban slučaj, deaktiviraju benzenski prsten, ali i dalje rezultiraju orto/para-usmjerenom supstitucijom.
Reakcije adicije: Konjugovani sistemi aromatičnih ugljovodonika su stabilni, zahtevaju stroge uslove za dodavanje, a proces dodavanja često remeti aromatičnu strukturu.
Katalitička hidrogenacija: Benzen, pod visokom temperaturom i pritiskom i sa katalizatorom, može u potpunosti dodati vodonik da bi se formirao cikloheksan; aromatični ugljovodonici kondenzovanog-prstena kao što su naftalen i antracen skloniji su adiciji od benzena, prvenstveno reagujući na reaktivnijoj poziciji.
Fotohemijska halogenacija: benzen može dodati hlor pod svetlosnim zračenjem da bi se formirao heksahlorcikloheksan, umesto da se podvrgne reakciji supstitucije.