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芳烃侧链引进卤原子的化学反应为芳烃的侧链卤化。由于氟的反应活性过于剧烈，难以控制其生成高收率的目标产物，碘的反应活性又太差，难以反应，因此具有实际意义的是芳烃侧链的氯化和溴化反应。
芳烃侧链卤化的机理和特点
芳烃侧链卤化反应机理
芳烃的侧链卤化是个连串反应过程，例如：
芳烃的侧链卤化是按自由基机理进行的，包括三个阶段：
1. 链引发（用光，热或引发剂）
卤素自由基的引发有三种方法：a. 热解法，卤素在高温下引发自由基；b. 光解法，卤素分子受光激活，均裂而产生自由基；c. 加入引发剂引发自由基。即
2. 链传递（也叫链增长）
链传递过程中，每一步都有一个自由基参加反应，同时都有一个新的自由基生成，循环往复可达成千上万次。
3. 链终止
自由基的链传递，实际上不可能无限循环下去，总会有些因素使其终止。如：
芳烃侧链卤化反应特征
a. 对称结构光卤反应选择性一般好于不对称结构，这是因其极性变小的缘故；
b. 极性基团（如羧基、苯酚、苯胺等）容易抑制自由基，并极化氯分子诱导芳环上的卤代反应。一般将极性基团衍生化后再进行光氯化。如将氨基衍生成异氰酸酯，将羧基衍生成酰氯；
c. 芳烃上的强吸电基团与甲基的超共轭效应使光氯化反应难以进行。如硝基甲苯较难进行光氯化反应，硝基氯苄才较容易进行光氯化反应；
d. 氯分子均裂的键能高于溴均裂的键能，故溴比氯更易发生侧链一取代；
e. 与氯相比，溴不仅在抑制芳环卤代上占优势，在抑制侧链多卤代上也占优势。因为溴的多取代往往需要更高的能量。
优化目的
创造自由基产生和传递的条件及不利于链终止的条件，抑制卤素的极化。
芳烃侧链卤化的主副反应与动力学分析
芳烃侧链卤化反应温度较高，侧链卤化过程中容易伴生芳烃的环上卤化。两者机理不同，如：
R为芳环上原有化学性质稳定的取代基。芳环上的卤化产物S不仅能从原料合成，氯化反应的各个阶段也有芳环上氯化的可能。为方便讨论，把侧链卤化产物依卤素取代个数取名为P1、P2、P3，即不同的目标产物控制在不同的取代阶段，将所有环上取代物简单归一为S，则：
In▪(C)为所有导致自由基引发的因素，包括光、引发剂及热等；L(D)为所有催化环上卤代的因素，包括路易斯酸、质子酸、极性等。
芳环上的卤代，是按亲电取代反应机理进行，路易斯酸、质子酸、酸性溶剂均可极化卤素使芳环上发生卤代反应。下面以一卤苄P1为目标产物研究芳烃侧链卤化与芳环上卤化的竞争。
侧链卤化与芳环卤化的动力学分析
温度效应
侧链卤化反应一般比芳环卤化活化能高，升高温度有利于侧链上的卤化反应。
浓度效应
对比选择性不随芳烃与卤素的浓度改变；
增加自由基引发因素对侧链卤化有利；
除去路易斯酸、质子酸、溶剂的极化因素对侧链卤化有利。
侧链卤化不同阶段的动力学分析
一般在侧链三取代都容易进行的情况下，连串进行的三步卤代反应规律性较强。为简单起见，仅将一取代和二取代侧链氯化进行动力学比较，而二取代与三取代反应的竞争与之类同。
温度效应
a. 温度不变时，速度常数比k1/k2或k2/k3总是大于1；
b. 不同阶段的卤代反应在不同温度下进行，高温对多卤取代有利；
c. 温度一定时，溴代反应的速度常数比k1/k2或k2/k3总是高于氯代反应的速度常数比；
d. 侧链卤代反应的一取代阶段，溴代反应活化能一般低于氯代反应活化能；
e. 侧链三卤代时，溴化反应活化能较高，反应难以进行；氯代反应相对容易。
浓度效应
芳烃底物浓度高有利于一取代；
卤素的浓度与卤化深度无关；
引发剂的浓度与卤化深度无关；
转化率的增加有利于深度卤化。
以一卤苄为目标化合物的动力学分析
温度效应
高温有利于抑制苯环上的卤化反应，低温有利于氯苄的多氯化反应。
为平衡两个副反应，温度控制有一个最佳值，或高或低都不利。
浓度效应
芳烃底物浓度高有利于一取代；
自由基引发因素高有利于一取代；
路易斯酸、质子酸、极性等极化因素高不利于一取代；
一卤代产物浓度高不利于一取代。
若将芳烃底物改为一卤代产物，同时将一卤代产物改为二卤代产物的话，就是侧链二卤化的浓度效应。
以三卤苄为目标化合物的动力学分析
温度效应
高温即有利于抑制芳环卤代，又有利于提高三卤代的转化率。
浓度效应
除了极化卤素诱导芳环卤化的因素（路易斯酸、质子酸、极性）外，所有组分高浓度都有利。
芳烃侧链卤化的工艺条件
溶剂的选择
溶剂作用
稀释作用
溶剂的加入未对芳烃侧链卤化产生有利因素，从生产能力出发，溶剂不加为好；
当原料有一定极性，它或它的氯化产物所提供的电场会诱导卤素的极化，引发芳环上的卤代反应，不得不采取措施削减极性的影响，这就需要溶剂。
极化作用
非极性溶剂未提供电场，不但有利于卤素的均裂生成自由基，同时其稀释作用降低了芳烃本身及卤化产物的极性而抑制了芳环上的卤化，提高芳烃侧链卤化反应选择性。
此外，由于芳环上电子云密度大的芳烃易于发生环上亲电取代，当以芳香族化合物为溶剂时，芳环上带有吸电基团更有利。
总之，芳烃侧链卤化反应的溶剂应以带有卤素和三氟甲基的苯类较好。且溶剂对称性越高，极性越低，对反应越有利。当存在卤素与三氟甲基等多个不同取代基时，也应考虑对称性。
对称不仅是位置上的对称，更重要的是电子云分布的对称性。
芳烃侧链卤代反应的溶剂选择，对选择性的影响非常显著，甚至关系到反应的成败。
卤素的选择
一般，侧链卤化产物是中间体而非最终产物，因而卤素是可选择的，以利于整个过程的经济性。
溴和氯比较，更有利于侧链而不利于芳环卤化；同时，溴在多卤代时需要更高的能量，当以溴进行侧链一卤化时选择性较高。
制备一卤苄时一般应以溴苄为主，因为溴苄有较高的收率；制备三卤苄时，因为三溴苄不易生成，需要更高的能量，应制取三氯苄。
引发剂的选择
低温下（低于100℃）的芳烃侧链卤代，引发剂的加入往往是必须的，常用的引发剂有偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰和三氯化磷等。
反应过程中，引发剂的量会因在反应过程中逐渐分解而减少，因此适时地补加引发剂非常重要。
较高的反应温度下，因引发剂不稳定而一般不用。
紫外光与添加剂
光照引发自由基时，以300~478.5nm的紫外光照射最佳，因为这个波长范围光量子能量较强，且能透过玻璃。
若加入微量（0.01%~5%）添加剂DMF或DMA，往往使反应大大加速。
反应温度的选择
目标化合物不同，温度选择不同。
以三卤苄为目标的侧链卤化反应，温度高些对反应有利，除了因主反应活化能较高的因素外，高温也是引发自由基的有利条件。此时，反应温度宜高不宜低。
以一卤苄为目标的侧链卤化反应，温度有其最佳值。过高容易多卤代，过低容易发生环上卤化，因此具体的温度范围必须实验确定。
杂质的影响
微量的某些杂质（比如铁），即可催化环上卤代反应，由于环上取代卤化的活化能低于侧链卤化的活化能，因此在侧链卤化的条件下，杂质的影响是十分显著的，除去有催化作用的杂质是侧链卤化反应最重要的步骤之一。
为了除去铁，一般芳烃和溶剂都采用蒸馏方式，有时采用加入EDTA络合方法使其芳环卤化的催化活性，而氯气中的铁可用活性炭吸附的方法脱除。
除了铁以外，氧、水等均对自由基反应产生不利影响。
加料方式
芳烃、溶剂、引发剂的一次性加入对间歇侧链氯化无害，有时更有利。
氯气的通入速度对芳烃侧链氯化反应无影响，在温度可控的条件下，为提高生产能力，一般选择快速通入。
推荐的芳烃侧链氯化工艺
侧链卤化的常见问题
溶剂的选择不当
芳烃侧链卤化反应的芳香族溶剂应该是：极性较小；电子云密度较低；沸点较高，以适用于不同的反应温度；便于回收；价格较低。目前一般使用含卤素和三氟甲基的各种对称性芳烃。
自由基的引发不利
对于高温、强紫外线、引发剂三种自由基引发因素的认识有待深化，特别是对引发剂的消耗因素认识不足，适时补加引发剂十分重要。
卤化剂的选择不利
制备一卤苄时单纯考虑氯比溴便宜是不够的，要看到溴化反应比氯化反应收率更高。同时，将溴苄用于后续亲和取代反应往往比用氯苄更好。综合比较，可看出溴化苄的优势。
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