甲基是一种推电子基,会影响苯环上的反应活性。甲基取代后,间位氢的反应活性降低,而邻位和对位氢的反应活性增加,尤其是邻位氢的反应活性最高。关于这个现象的详细解释可以参考化学书。
从热力学角度来看,对氯甲苯是最稳定的产物。
实际反应中,会生成邻位、间位和对位氯代甲苯。在石化大化工厂等生产过程中,通常会生成混合产物,然后再进行分离。不过,间位氯代甲苯的生成量较少。邻位和对位氯代甲苯的生成量取决于反应条件:
在动力学控制下(低温、催化剂、反应时间较短),主要生成邻位氯代甲苯。
在热力学控制下(较高温度、反应时间较长),主要生成对位氯代甲苯。
甲苯和氯气反应,在光照的作用下会引发自由基反应,生成的产物是甲基被氯代的苄基氯(C6H5-CH2Cl)。因为苄基自由基是最稳定的,所以它会取代甲基。
而甲苯和氯水反应,则需要FeCl3作为催化剂,进行亲电取代反应,生成的产物是苯环上邻位和对位被氯代的甲苯。