Elektrophile Substitution

Alle Versuche müssen wegen der Giftigkeit der Substanzen als Lehrerdemonstrationsversuche im Abzug durchgeführt werden.

1. Bromierung von Benzol oder Toluol:

Etwa 5  mL Benzol (oder Toluol) werden in einem Reagenzglas mit sauberen Eisenspänen versetzt. Hierzu gibt man unter Schütteln etwa 1 mL Brom. Tritt keine Reaktion ein, so wird der Kolben leicht erwärmt (Wasserbad).
Der Kolbeninhalt sollte sich entfärben. Über der flüssigen Phase lässt sich mit pH-Papier ein sauer reagierendes Gas nachweisen (Bromwasserstoff).

Brom regiert zunächst mit Eisen zu Eisenbromid, das für die elektrophile Substitution von Wasserstoff durch Brom im Benzol unter Bildung von Brombenzol und Bromwasserstoff katalytisch wirkt.

2. Bromierung von Phenol:

Einige Kristalle Phenol werden in einem Reagenzglas mit etwa 10 mL Wasser versetzt. Von der Lösung kann man zunächst den pH-Wert bestimmen (schwach saure Lösung, Phenol ist eine schwache Säure). Zu dieser Lösung gibt man einen Tropfen Brom oder einige mL Bromwasser. 
Es tritt im Unterschied zum Versuch 1 eine schnelle Entfärbung ein. Brom reagiert zu Bromphenol, wobei die Reaktion durch den +M-Effekt der Hydroxylgruppe begünstigt wird. Außerdem wird die Hydroxylgruppe dirigierend (Substitution in o- bzw. p-Stellung).

3. Nitrierung von Phenol:

Man verfährt wie bei Versuch 2, gibt aber statt Brom bzw. Bromwasser einige Tropfen Salpetersäure (50%) zu der Phenollösung.
Die farblose Lösung wird dabei gelb. Hierbei reagiert Phenol über eine elektrophile Substitution mit dem aus der Salpetersäure gebildetem Nitroniumion (NO2+) zu o- bzw. p-Nitrophenol.

Versuche 2 und 3 lassen sich auch mit Anilin statt Phenol durchführen. Im Unterschied zu Phenol wirkt Anilin jedoch als schwache Base.