Compuestos halogenados (A Level · ⁨Nivel A⁩) — A-Level Química (9701) Revision Notes · ⁨Compuestos halogenados (A Level · ⁨Nivel A⁩)

31.1

Making halogenoarenes · ⁨Formación de halogenoarenas⁩

Syllabus

English

recall the reactions by which halogenoarenes can be produced: substitution of an arene with $\text{Cl}_2$ or $\text{Br}_2$ in the presence of a catalyst, $\text{AlCl}_3$ or $\text{AlBr}_3$ to form a halogenoarene, exemplified by benzene to form chlorobenzene and methylbenzene to form 2-chloromethylbenzene and 4-chloromethylbenzene
explain the difference in reactivity between a halogenoalkane and a halogenoarene as exemplified by chloroethane and chlorobenzene

Español

Recordar las reacciones mediante las cuales se pueden obtener haloarilicos: sustitución de un areno con $\text{Cl}_2$ o $\text{Br}_2$ en presencia de un catalizador, $\text{AlCl}_3$ o $\text{AlBr}_3$, para formar un haloarílico; ejemplificado por la formación de clorobenceno a partir de benceno y la formación de 2-clorometilbenceno y 4-clorometilbenceno a partir de metilbenceno
Explicar la diferencia en la reactividad entre un haloalcano y un haloarílico, como ejemplifica el cloroetano y el clorobenceno

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Fuente: Plan de estudios Cambridge International⁩

English

A halogenoarene 卤代芳烃 (also called an aryl halide) is formed when an arene 芳烃 reacts with $\text{Cl}_2$ or $\text{Br}_2$, using $\text{AlCl}_3$ or $\text{AlBr}_3$ as a catalyst 催化剂. This is the electrophilic substitution from the arenes topic — the halogen replaces a hydrogen on the ring.

benzene gives chlorobenzene.
methylbenzene gives 1-chloro-2-methylbenzene and 1-chloro-4-methylbenzene (the methyl group directs the chlorine to positions 2 and 4).

Español

Un halogenoarena 卤代芳烃 (también llamado haluro arílico) se forma cuando un areno 芳烃 reacciona con $\text{Cl}_2$ o $\text{Br}_2$, utilizando $\text{AlCl}_3$ o $\text{AlBr}_3$ como catalizador 催化剂. Esta es una sustitución electrofílica perteneciente al tema de los arenos: el halógeno reemplaza a un hidrógeno del anillo.

El benceno da clorobenceno.
La metilbenceno da 1-cloro-2-metilbenceno y 1-cloro-4-metilbenceno (el grupo metilo dirige el cloro a las posiciones 2 y 4).

Benceno reaccionando con cloro, usando cloruro de aluminio como catalizador, para dar clorobenceno y ácido clorhídrico — un átomo de cloro reemplaza a un hidrógeno en el anillo — Formación de una halogenoarena por sustitución electrofílica: con un catalizador de AlCl₃, un cloro reemplaza a un hidrógeno en el anillo (formando HCl)

Un tractor pulverizando un cultivo en un campo — Muchos pesticidas y herbicidas son halogenoarenas — átomos de cloro unidos a un anillo de benceno

Explore · ⁨Explorar⁩

Laboratorio de halogenares

Comparar los halogenares con los halogenoalcanos.

Vocabulary · ⁨Vocabulario⁩ Train · ⁨Entrenar⁩

English · ⁨Inglés⁩	Chinese · ⁨Chino⁩	Pinyin
halogenoarene/ˈheɪləʊdʒnɔːren/	卤代芳烃	lǔ dài fāng tīng
arene/ˈæren/	芳烃	fāng tīng
catalyst/ˈkætəlɪst/	催化剂	cuī huà jì
halogenoalkane/ˈheɪləʊdʒnəʊlkeɪn/	卤代烷	lǔ dài wán
nucleophilic substitution/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/	亲核取代	qīn hé qǔ dài
lone pair/ləʊn peə/	孤对电子	gū duì diàn zi
delocalised/dɪˈlɒkəlaɪzd/	离域	lí yù
nucleophile/ˈnjuːklɪɒfaɪl/	亲核试剂	qīn hé shì jì

31.1

Why a halogenoarene is less reactive than a halogenoalkane · ⁨Por qué una halogenoarena es menos reactiva que una halogenoalcano⁩

English

Compare chloroethane (a halogenoalkane 卤代烷) with chlorobenzene (a halogenoarene).

A halogenoalkane reacts easily by nucleophilic substitution 亲核取代: its C–Cl bond is polar, so a nucleophile can attack the slightly positive carbon and push the halogen out.

A halogenoarene is very unreactive towards nucleophilic substitution. There are two reasons:

a lone pair 孤对电子 on the chlorine overlaps sideways with the delocalised 离域 ring of electrons. This gives the C–Cl bond partial double-bond character, making it shorter and stronger, so it is much harder to break.
the electron-rich ring repels an approaching nucleophile 亲核试剂.

So chlorobenzene does not react with nucleophiles such as $\text{OH}^-$ under normal conditions, while chloroethane does.

Español

Compare la cloroetano (un halogenoalcano 卤代烷) con el clorobenceno (una halogenoarena).

Una halogenoalcano reacciona fácilmente mediante sustitución nucleofílica 亲核取代: su enlace C–Cl es polar, por lo que un nucleófilo puede atacar al carbono ligeramente positivo y expulsar al halógeno.

Una halogenoarena es muy poco reactiva hacia la sustitución nucleofílica. Hay dos razones:

Un par solitario 孤对电子 sobre el cloro se superpone lateralmente con el anillo deslocalizado 离域 de electrones. Esto le confiere al enlace C–Cl carácter de doble enlace parcial, haciéndolo más corto y fuerte, por lo que es mucho más difícil de romper.
El anillo rico en electrones repele a un nucleófilo 亲核试剂 que se acerca.

Por lo tanto, el clorobenceno no reacciona con nucleófilos como $\text{OH}^-$ bajo condiciones normales, mientras que la cloroetano sí lo hace.

Cloroetano con un nucleófilo atacando su carbono ligeramente positivo, junto al clorobenceno donde el par solitario del cloro se superpone al anillo y este repele al nucleófilo — La cloroetano reacciona (un nucleófilo ataca al carbono $\delta+$), pero el clorobenceno no: el par solitario del Cl fortalece el enlace C–Cl y el anillo repele a los nucleófilos

31.1

Exam tips · ⁨Consejos para el examen⁩

English

A halogenoarene is less reactive than a halogenoalkane: the lone pair delocalises into the ring, giving the $\text{C-X}$ bond partial double-bond character.
Distinguish a halogen on the ring (needs a catalyst, unreactive to substitution) from one on a side chain (reacts like a halogenoalkane).

Español

Una halogenoarena es menos reactiva que una halogenoalcano: el par solitario se deslocaliza en el anillo, otorgando al enlace $\text{C-X}$ carácter de doble enlace parcial.
Distinga entre un halógeno en el anillo (requiere catalizador, poco reactivo hacia la sustitución) y uno en una cadena lateral (reacciona como una halogenoalcano).