Tài Liệu Học Tập
No Result
View All Result
  • Đề Thi
  • Lớp 12
    • Lịch Sử Lớp 12
    • Địa Lí Lớp 12
    • Ngữ Văn Lớp 12
    • GD KTPL Lớp 12
    • Toán Lớp 12
    • Tiếng Anh Lớp 12
    • Hóa Học Lớp 12
    • Sinh Học Lớp 12
    • Vật Lí Lớp 12
  • Lớp 11
    • Toán Lớp 11
    • Ngữ Văn Lớp 11
    • Tiếng Anh Lớp 11
    • Hóa Học Lớp 11
    • Sinh Học Lớp 11
    • Vật Lí Lớp 11
    • Lịch Sử Lớp 11
    • Địa Lí Lớp 11
    • GDCD Lớp 11
  • Lớp 10
    • Toán Lớp 10
    • Ngữ Văn Lớp 10
    • Tiếng Anh Lớp 10
    • Hóa Học Lớp 10
    • Sinh Học Lớp 10
    • Vật Lí Lớp 10
    • Lịch Sử Lớp 10
    • Địa Lí Lớp 10
    • GDKTPL Lớp 10
    • Công nghệ lớp 10
    • Tin Học Lớp 10
  • Lớp 9
    • Toán Lớp 9
    • Ngữ Văn Lớp 9
    • Tiếng Anh Lớp 9
    • Lịch sử và địa lý lớp 9
    • Khoa Học Tự Nhiên Lớp 9
    • GDCD Lớp 9
  • Lớp 8
    • Toán Lớp 8
    • Ngữ Văn Lớp 8
    • Tiếng Anh Lớp 8
    • Lịch sử và địa lý lớp 8
    • Khoa Học Tự Nhiên Lớp 8
    • GDCD 8
  • Lớp 7
    • Toán Lớp 7
    • Văn Lớp 7
    • Tiếng Anh Lớp 7
    • Lịch Sử Và Địa Lí Lớp 7
    • Khoa Học Tự Nhiên Lớp 7
  • Lớp 6
    • Toán Lớp 6
    • Văn Lớp 6
    • Tiếng Anh lớp 6
    • Lịch Sử và Địa Lí Lớp 6
    • Khoa Học Tự Nhiên lớp 6
  • Lớp 5
    • Toán lớp 5
    • Tiếng Việt Lớp 5
    • Tiếng Anh Lớp 5
    • Lịch Sử và Địa Lí Lớp 5
  • Lớp 4
    • Toán lớp 4
    • Tiếng Việt Lớp 4
    • Tiếng Anh Lớp 4
    • Lịch Sử và Địa Lí Lớp 4
  • Lớp 3
    • Toán lớp 3
    • Tiếng Anh Lớp 3
    • Tiếng Việt Lớp 3
  • Mẹo Hay
  • Tin tức
  • Liên Hệ
Tài Liệu Học Tập
No Result
View All Result
Home chính tả

Electrophilic Aromatic Substitutions (1) – Halogenation of Benzene

by Tranducdoan
07/01/2026
in chính tả
0
Đánh giá bài viết

Halogenation of Benzene via Electrophilic Aromatic Substitution

  • Unlike alkenes, benzene does not undergo rapid chlorination or bromination with Cl2 or Br2
  • When it does undergo reaction with halogens, it occurs via substitution instead of addition; a C-H bond on the aromatic ring breaks, and a C-X bond forms (where X is a halogen).
  • This occurs via electrophilic aromatic substitution, with the rate limiting step being attack on the halogen electrophile by the aromatic ring. This generates a carbocation intermediate, which is quickly deprotonated to re-generate the aromatic ring.
  • Halogenation can be made much more rapid by using a Lewis acid such as AlCl3 or FeCl3. This accepts a lone pair from the halogen, making the halogen an even better electrophile.

summary halogenation of benzene chlorination and bromination of benzene with lewis acid catalysis fecl3

[What about fluorine? If F2 wasn’t such a ravenous beast, we’d include it too, but as it stands, fluorine is best introduced to aromatic rings indirectly]

Table of Contents

  1. Halogenation of Benzene via Electrophilic Aromatic Substitution
  2. Lewis Acids Can Be Used To “Activate” Electrophiles
  3. Electrophilic Chlorination of Benzene
  4. Electrophilic Bromination of Benzene
  5. Electrophilic Iodination of Benzene
  6. Summary: Halogenation of Benzene
  7. Notes
  8. Quiz Yourself!
  9. (Advanced) References and Further Reading

Mục Lục Bài Viết

  1. 1. Halogenation of Benzene via Electrophilic Aromatic Substitution
  2. 2. Lewis Acids Can Be Used To “Activate” Electrophiles
  3. 3. Electrophilic Chlorination of Benzene
  4. 4. Electrophilic Bromination of Benzene
  5. 5. Electrophilic Iodination of Benzene
  6. 6. Summary: Halogenation of Benzene
  7. Notes
  8. Quiz Yourself!
  9. (Advanced) References and Further Reading

1. Halogenation of Benzene via Electrophilic Aromatic Substitution

Now that we’ve spent ample time digging into

  • the mechanism of electrophilic aromatic substitution,
  • activating and deactivating groups, and
  • ortho- ,para- and meta- directors,

we’re finally ready to dig into some specific reactions in detail. First up: halogenation. How do we install Cl, Br, or I on an aromatic ring?

You may recall that alkenes react readily with Cl2, Br2, and I2 to form dihalides.

Benzene? Not so much. And when it does react with aromatic rings, it provides substitution rather than addition products.

[Why? Recall that the resonance energy of benzene is about 36 kcal/mol, and electrophilic aromatic substitution disrupts aromaticity. ]

halogenation works well for alkenes but benzene is not reactive enough with cl2 or br2

2. Lewis Acids Can Be Used To “Activate” Electrophiles

Chlorine itself will react with “activated” benzene derivatives (such as phenol and aniline) but in order for chlorination to occur with electron-neutral or electron-poor aromatics, it needs a kick in the pants.

This “kick in the pants” is provided by a Lewis acid. FeCl3 or AlCl3 are the industry standard, but in practice many different Lewis acids can be employed.

You may recall from the chapter on alcohols that protic acids are commonly used to turn poor electrophiles (e.g. alcohols) into better electrophiles by converting an alcohol into its conjugate acid. [See article: What Makes a Good Leaving Group?].

The “activated” alcohol is then able to participate in nucleophilic substitution or elimination reactions that it would not have been able to participate in otherwise:

lewis acids activate electrophiles the conjugate acid is a better electrophile

[The leaving group may even depart entirely to give a carbocation, an even better electrophile!]

In much the same way, coordination of the Lewis acid to one of the chlorines converts it into an even better leaving group, with the net effect of weakening the Cl-Cl bond. Attack on the terminal Cl by a nucleophile results in the loss of [Cl-FeCl3]- , an even better leaving group than Cl- .

lewis acids like fecl3 make halogens into better leaving groups since fecl4 is a weaker base than cl-

Sometimes we draw this as an equilibrium. Textbooks vary. I personally prefer showing the intact Cl-Cl bond.

equilibrium between fecl3 complex with cl2 chloronium ion

3. Electrophilic Chlorination of Benzene

This “activated” electrophile can then be attacked by the nucleophile (the benzene ring) in an electrophilic aromatic substitution reaction. Here, C-Cl forms, and the C-C (pi) bond breaks!

electrophilic aromatic substitution of benzene chlorination mechanism step 1 attack on cl

In the next step, a weak base removes a proton from the carbocation intermediate, breaking C-H and forming C-C (pi).

If this looks a tiny bit familiar, that’s because this second step greatly resembles the second step in the E1 reaction. As in the E1, only a very weak base is required to remove a proton adjacent to a carbocation. The chloride ion (Cl- ) will do.

electrophilic aromatic substitution of benzene cl2 step 2 deprotonation

[Note: there are a lot of different ways to draw this, I’ve only shown one. See Note 1].

The final product here is chlorobenzene plus one equivalent of HCl. The FeCl3 is then free to react with another equivalent of Cl2 . In other words, it behaves as a catalyst in this reaction.

4. Electrophilic Bromination of Benzene

The same set of principles operate for electrophilic bromination. Here, the Lewis acids used are often FeBr3 or AlBr3. [Why not FeCl3 or AlCl3? Note 2]

The first step is activation of Br2, followed by attack and deprotonation, as before:

electrophilic aromatic substitution of benzene with br2 and febr3 full mechanism

It’s essentially the same reaction as chlorination except with the halogens swapped out.

5. Electrophilic Iodination of Benzene

It’s also possible to iodinate benzene using I2 , but the activation step is different. Here, however, it turns out that a Lewis acid catalyst is not sufficient to make iodine an active enough electrophile to react with most aromatic rings.

Instead, a stoichiometric amount of an oxidant is used to convert I2 to I+ . A common example cited is HNO3, which in the presence of additional acid (e.g. H2SO4) is a source of the very active oxidant [NO2]+ which converts I2 to I+ . [Note 3]

Once formed, the benzene ring then reacts with I+ in the two-step electrophilic aromatic substitution mechanism to give the new carbon-iodine bond.

electrophilic aromatic iodination mechanism with iodonium ion

The exact identity of “B” will depend on the oxidant used to convert I2 into I+ . A single equivalent of water will do the trick, for example.

6. Summary: Halogenation of Benzene

In the cases of chlorine, bromine, and iodine, electrophilic aromatic substitution follows three steps.

  • Activation of the electrophile by a Lewis acid catalyst (or stoichiometric oxidant, in the case of iodine)
  • Attack of the activated electrophile by the aromatic ring.
  • Deprotonation to regenerate the aromatic ring.

In the next post we’ll cover two more important electrophilic aromatic substitution reactions: sulfonation and nitration, and they will also follow this three-step pattern!

Notes

Note 1. There are a few different ways one could depict this; the drawing above shows the pair of electrons in the Fe-Cl bond acting as the base, which is essentially the same as dissociation of Cl- from FeCl4(-) followed by it acting as a base. One could also draw a lone pair from the Cl of FeCl4 acting as a base, giving H-Cl-FeCl3, followed by breakage of the Fe-Cl bond to give FeCl3 and HCl.

Note 2. It’s not that FeCl3 or AlCl3 aren’t strong enough to do the job here; the problem is that using Br2 in the presence of FeCl3 will lead to some scrambling of the halogens, resulting in a small amount of chlorination products. Using the bromide salts eliminates this problem.

Note 3. Many other oxidants have found use in this reaction. Another is copper (II) bromide (CuBr2).

Quiz Yourself!

fecl3 cl2

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

fecl3 cl2 1

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

fecl3 cl2 2

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

fecl3 cl2 3

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

fecl3 cl2 4

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

fecl3 cl2 5

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

fecl3 cl2 6

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

fecl3 cl2 7

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

fecl3 cl2 8

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

fecl3 cl2 9

Become a MOC member to see the clickable quiz with answers on the back.

(Advanced) References and Further Reading

For more detailed references on the individual halogenation reactions (chlorination, bromination, iodination), consult the sections in the reaction guide. The references here are highlights. Electrophilic aromatic fluorination is possible, and the last two papers describe that.

Electrophilic aromatic chlorination:

  1. The kinetics of aromatic halogen substitution. Part IV. The 1-halogenonaphthalenes and related compounds P. B. D. de la Mare and P. W. RobertsonJ. Chem. Soc., 1948, 100-106 DOI: 10.1039/JR9480000100 An early paper studying the kinetic of electrophilic aromatic halogenation.
  2. Aromatic Substitution. XVII. Ferric Chloride and Aluminum Chloride Catalyzed Chlorination of Benzene, Alkylbenzenes, and Halobenzenes George A. Olah, Stephen J. Kuhn, and Barbara A. Hardie Journal of the American Chemical Society 1964, 86 (6), 1055-1060 DOI: 10.1021/ja01060a017
  3. Rates of Chlorination of Benzene, Toluene and the Xylenes. Partial Rate Factors for the Chlorination Reaction Herbert C. Brown and Leon M. StockJournal of the American Chemical Society 1957, 79 (19), 5175-5179 DOI: 1021/ja01576a025Electrophilic aromatic Bromination:
  4. Relative Rates of Bromination of Benzene and the Methylbenzenes. Partial Rate Factors for the Bromination Reaction Herbert C. Brown and Leon M. Stock Journal of the American Chemical Society 1957, 79 (6), 1421-1425 DOI: 1021/ja01563a040
  5. Aromatic Substitution. XIV. Ferric Chloride Catalyzed Bromination of Benzene and Alkylbenzenes with Bromine in Nitromethane Solution George A. Olah, Stephen J. Kuhn, Sylvia H. Flood and Barbara A. Hardie Journal of the American Chemical Society 1964, 86 (6), 1039-1044 DOI: 10.1021/ja01060a014
  6. Aromatic Substitution. XV. Ferric Chloride Catalyzed Bromination of Halobenzenes in Nitromethane Solution George A. Olah, Stephen J. Kuhn, Sylvia H. Flood, and Barbara A. HardieJournal of the American Chemical Society 1964, 86 (6), 1044-1046 DOI: 1021/ja01060a015Electrophilic aromatic iodination:
  7. Halogenation with copper(II) halides. Synthesis of aryl iodides William C. Baird and John H. Surridge The Journal of Organic Chemistry 1970, 35 (10), 3436-3442 DOI: 10.1021/jo00835a055 A simple and straightforward method for synthesizing monoiodoarenes using CuI2 as the iodinating agent.
  8. Electrophilic Fluorination of Aromatics with Selectfluor™ and Trifluoromethanesulfonic Acid Tatyana Shamma, Herwig Buchholz, G.K. Surya Prakash, and George A. OlahIsrael J. Chem. 1999, 39 (2), 207-210 DOI: 1002/ijch.199900026 This paper describes the use of Selectfluor™ as a reagent for electrophilic aromatic fluorination. Selectfluor is a commercially available, easily-handled solid, and a convenient source of “F+” due to the N-F bond.
  9. Palladium-catalysed electrophilic aromatic C-H fluorination Kumiko Yamamoto, Jiakun Li, Jeffrey A. O. Garber, Julian D. Rolfes, Gregory B. Boursalian, Jannik C. Borghs, Christophe Genicot, Jérôme Jacq, Maurice van Gastel, Frank Neese & Tobias RitterNature 2018, 554, 511-514 DOI: 10.1038/nature25749This paper is more advanced and covers a current topic in organometallic chemistry – the use of Pd(IV) fluorides for fluorination. For those following the literature, Prof. Melanie Sanford (U. Michigan) and Prof. Tobias Ritter (this paper, Harvard, now at Max Planck Institute (Germany)) have been going back and forth on this topic.
Previous Post

Tổng hợp Công thức Toán 8 (cả năm – sách mới)

Next Post

CHỨNG MINH ĐẲNG THỨC LƯỢNG GIÁC – CHỨNG MINH BIỂU THỨC KHÔNG PHỤ THUỘC $X$ – ĐƠN GIẢN BIỂU THỨC

Tranducdoan

Tranducdoan

Trần Đức Đoàn sinh năm 1999, anh chàng đẹp trai đến từ Thái Bình. Hiện đang theo học và làm việc tại trường cao đẳng FPT Polytechnic

Related Posts

NHỮNG CHỮ THƯỜNG HAY BỊ VIẾT SAI CHÍNH TẢ

by Tranducdoan
08/01/2026
0
0

@ Bàng quan và bàng quang Bàng quan nghĩa là làm ngơ, đứng ngoài cuộc, xem như không dính líu...

BaCl2 + Na2SO4 → NaCl + BaSO4

by Tranducdoan
08/01/2026
0
0

Phản ứng BaCl2 + Na2SO4 tạo ra BaSO4 kết tủa thuộc loại phản ứng trao đổi đã được cân bằng...

Đánh cầu lông tiếng Anh là gì? Từ vựng cầu lông bạn cần biết

by Tranducdoan
08/01/2026
0
0

Cầu lông là một môn thể thao mang lại rất nhiều lợi ích cho sức khỏe. Các tin tức, video...

Vật Lí 10 Chân trời sáng tạo Bài 15: Năng lượng và công

by Tranducdoan
08/01/2026
0
0

Với giải bài tập Vật Lí 10 Bài 15: Năng lượng và công sách Chân trời sáng tạo hay nhất,...

Load More
Next Post

CHỨNG MINH ĐẲNG THỨC LƯỢNG GIÁC – CHỨNG MINH BIỂU THỨC KHÔNG PHỤ THUỘC $X$ – ĐƠN GIẢN BIỂU THỨC

  • Trending
  • Comments
  • Latest
File đề thi thử lịch sử thpt quốc gia 2024 2025 có đáp án

80 File đề thi thử lịch sử thpt quốc gia 2026 2025 có đáp án

16/12/2025
Viết bài văn kể lại câu chuyện về một nhân vật lịch sử mà em đã đọc đã nghe lớp 4 ngắn gọn

Kể lại câu chuyện về một nhân vật lịch sử lớp 4 ngắn gọn

27/03/2025
viet-bai-van-ke-ve-cau-chuyen-ma-em-yeu-thich-ngan-gon

Viết bài văn kể lại một câu chuyện ngắn gọn nhất 16 mẫu

16/11/2024
De Thi Cuoi Hoc Ki 1 Ngu Van 12 Nam 2021 2022 So Gddt Bac Giang Page 0001 Min

Đề thi học kì 1 lớp 12 môn văn năm học 2021-2022 tỉnh Bắc Giang

0
De Thi Cuoi Ki 1 Mon Van 9 Huyen Cu Chi 2022

Đề thi văn cuối kì 1 lớp 9 huyện Củ Chi năm học 2022 2023

0
Dự án tốt nghiệp FPT Polytechnic ngành Digital Marketing

Dự án tốt nghiệp FPT Polytechnic ngành Digital Marketing

0

Chuyên đề đa thức và số học

08/01/2026

Huy Cao's Blog

08/01/2026

Vợ chồng A Phủ – Tác giả tác phẩm (mới 2024)

08/01/2026
Xoilac TV trực tiếp bóng đá Socolive trực tiếp 789bet https://pihu.in.net/
Tài Liệu Học Tập

Copyright © 2022 Tài Liệu Học Tập.

Chuyên Mục

  • Đề Thi
  • Lớp 12
  • Lớp 11
  • Lớp 10
  • Lớp 9
  • Lớp 8
  • Lớp 7
  • Lớp 6
  • Lớp 5
  • Lớp 4
  • Lớp 3
  • Mẹo Hay
  • Tin tức
  • Liên Hệ

Tham Gia Group Tài Liệu Học Tập

No Result
View All Result
  • Đề Thi
  • Lớp 12
    • Lịch Sử Lớp 12
    • Địa Lí Lớp 12
    • Ngữ Văn Lớp 12
    • GD KTPL Lớp 12
    • Toán Lớp 12
    • Tiếng Anh Lớp 12
    • Hóa Học Lớp 12
    • Sinh Học Lớp 12
    • Vật Lí Lớp 12
  • Lớp 11
    • Toán Lớp 11
    • Ngữ Văn Lớp 11
    • Tiếng Anh Lớp 11
    • Hóa Học Lớp 11
    • Sinh Học Lớp 11
    • Vật Lí Lớp 11
    • Lịch Sử Lớp 11
    • Địa Lí Lớp 11
    • GDCD Lớp 11
  • Lớp 10
    • Toán Lớp 10
    • Ngữ Văn Lớp 10
    • Tiếng Anh Lớp 10
    • Hóa Học Lớp 10
    • Sinh Học Lớp 10
    • Vật Lí Lớp 10
    • Lịch Sử Lớp 10
    • Địa Lí Lớp 10
    • GDKTPL Lớp 10
    • Công nghệ lớp 10
    • Tin Học Lớp 10
  • Lớp 9
    • Toán Lớp 9
    • Ngữ Văn Lớp 9
    • Tiếng Anh Lớp 9
    • Lịch sử và địa lý lớp 9
    • Khoa Học Tự Nhiên Lớp 9
    • GDCD Lớp 9
  • Lớp 8
    • Toán Lớp 8
    • Ngữ Văn Lớp 8
    • Tiếng Anh Lớp 8
    • Lịch sử và địa lý lớp 8
    • Khoa Học Tự Nhiên Lớp 8
    • GDCD 8
  • Lớp 7
    • Toán Lớp 7
    • Văn Lớp 7
    • Tiếng Anh Lớp 7
    • Lịch Sử Và Địa Lí Lớp 7
    • Khoa Học Tự Nhiên Lớp 7
  • Lớp 6
    • Toán Lớp 6
    • Văn Lớp 6
    • Tiếng Anh lớp 6
    • Lịch Sử và Địa Lí Lớp 6
    • Khoa Học Tự Nhiên lớp 6
  • Lớp 5
    • Toán lớp 5
    • Tiếng Việt Lớp 5
    • Tiếng Anh Lớp 5
    • Lịch Sử và Địa Lí Lớp 5
  • Lớp 4
    • Toán lớp 4
    • Tiếng Việt Lớp 4
    • Tiếng Anh Lớp 4
    • Lịch Sử và Địa Lí Lớp 4
  • Lớp 3
    • Toán lớp 3
    • Tiếng Anh Lớp 3
    • Tiếng Việt Lớp 3
  • Mẹo Hay
  • Tin tức
  • Liên Hệ

Copyright © 2022 Tài Liệu Học Tập.