📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Le benzène ($C_6H_6$) est un hydrocarbure aromatique plan. Sa structure est un cycle hexagonal où les 6 atomes de carbone sont hybridés $sp^2$. La stabilité du benzène est due à la délocalisation des 6 électrons $\pi$ sur l'ensemble du cycle (système conjugué). Les réactions caractéristiques sont les substitutions électrophiles aromatiques (SEAr) :
- Nitration : $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O$
- Halogénation : $C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr$
- Alkylation de Friedel-Crafts : $C_6H_6 + R-Cl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5-R + HCl$
- Acylation de Friedel-Crafts : $C_6H_6 + R-COCl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5-COR + HCl$
Méthodes à maîtriser
- Écrire les formes mésomères d'un cycle benzénique substitué.
- Identifier l'effet orienteur d'un substituant :
- Ortho/Para-orienteurs : Groupes donneurs (ex: $-CH_3, -OH, -NH_2$).
- Meta-orienteurs : Groupes attracteurs (ex: $-NO_2, -COOH, -CHO$).
- Prévoir le produit majoritaire d'une SEAr sur un benzène déjà substitué.
Exemples corrigés
Exemple : Nitration du toluène. Le groupe $-CH_3$ est donneur (effet inductif +I), il oriente en ortho et para. Le produit majoritaire est le p-nitrotoluène.
Erreurs fréquentes
- Croire que le benzène réagit par addition comme les alcènes (le benzène préfère la substitution pour garder son aromaticité).
- Oublier le catalyseur (acide de Lewis comme $AlCl_3$ ou $FeBr_3$) dans les réactions de Friedel-Crafts.
- Confondre l'orientation ortho/para avec l'orientation méta.