nukleofil substitution i arylhalogeniderna

vi kommer att titta i detalj på strukturen av klorbensen. Brombensen och jodbensen är precis samma. Det enklaste sättet att rita strukturen av klorbensen är:

för att förstå klorbensen ordentligt måste du gräva lite djupare än så här. Det finns en interaktion mellan de delokaliserade elektronerna i bensenringen och ett av de ensamma paren på kloratomen. Detta överlappar med det delokaliserade ringelektronsystemet . . .

för att ge en struktur snarare så här:

bindning och molekylens polaritet. Delokaliseringen introducerar lite extra bindning mellan kolet och klor, vilket gör bindningen starkare. Detta har en stor effekt på reaktionerna av föreningar som klorbensen.

det finns också en viss rörelse av elektroner bort från klor mot ringen. Klor är ganska elektronegativ och drar vanligtvis elektroner i kol-klorbindningen mot sig själv. I detta fall kompenseras detta till viss del av elektronernas rörelse tillbaka mot ringen i delokaliseringen. Molekylen är mindre polär än vad du annars hade förväntat dig.

enkla arylhalogenider som klorbensen är mycket resistenta mot nukleofil substitution. Det är möjligt att ersätta klor med-OH, men endast under mycket svåra industriella förhållanden – till exempel vid 200 kcal C och 200 atmosfärer. I labbet sker inte dessa reaktioner. Det finns två skäl till detta – beroende på vilken av ovanstående mekanismer du pratar om.

1. den extra styrkan hos kol-halogenbindningen i arylhalogenider: kol-klorbindningen i klorbensen är starkare än du kan förvänta dig. Det finns en interaktion mellan ett av de ensamma paren på kloratomen och de delokaliserade ringelektronerna, och detta stärker bindningen. Båda mekanismerna ovan innebär att kol-halogenbindningen bryts i något skede. Ju svårare det är att bryta, desto LÅNGSAMMARE blir reaktionen.
2. Repulsion av ringelektronerna: detta gäller endast om hydroxidjonen attackerade klorbensen med en mekanism som den första som beskrivits ovan. I den mekanismen attackerar hydroxidjonen det något positiva kolet som halogenatomen är fäst vid.Om halogenatomen är fäst vid en bensenring kommer den inkommande hydroxidjonen att möta de delokaliserade ringelektronerna ovanför och under den kolatomen. Den negativa hydroxidjonen kommer helt enkelt att avvisas. Den speciella mekanismen är helt enkelt en icke-starter!