ハロゲン化アルキルの反応速度

質問

ハロゲン化t-ブチルの反応速度が
ハロゲンの種類によって変化することの理由を教えてください。

Cl、Br、Iの順に反応速度が速くなります。
電気陰性度は、それぞれ、
3.0、2.8、2.5です。

回答No.3

rei00 · ベストアンサー

rei00 です。お礼・補足拝見しました。

　イオンの安定性ですが，次の様に考えれば納得いくのではないでしょうか。

　まず，イオンに限らず，電子は存在空間が広いほど安定になります。これは狭い空間に閉じ込められると，マイナスの電荷密度が高くなるため，不安定になると考えれば良いでしょう。

　さて，問題のハロゲンですが，先の回答に書いた様に，それぞれの最外殻軌道を考えると，Cl- は 3p で，Br- は 4p で，I- は 5p です。3p < 4p < 5p の順に軌道は広がりますから，電子はこの順で広い空間を占める事ができるようになります。結果，イオンの安定性もこの順番になります。

　いかがでしょうか。

お礼

いつも有難うございます。素晴らしい説明と感じました。

回答No.2

rei00

どの様な反応か示されていませんが，『ハロゲン化t-ブチルの反応』であれば，律速段階は t-ブチルカチオンが生じる段階と考えられますので，２つの点を考慮すればいいかと思います。

　一つは，t-Bu-X における C-X 結合の強さです。結合が弱い程切れやすく，反応は速くなります。各ハロゲンを比べると，Cl は 3p 電子で，Br は 4p 電子で，I は 5p 電子で，それぞれ C と結合しています。ここで，ｐ軌道は 3p < 4p < 5p の順で広がりが大きくなりますから，関与する結合は弱くなります。つまり，Cl < Br < I の順で抜け易くなり，反応速度が速くなります。

　もう一つは，抜けて出きるアニオンの安定性です。安定なアニオンが出きるもの程抜け易く，反応は速くなります。イオンの安定性は #1 さんがお書きの様に，I- > Br- > Cl- ですので，この順で反応速度も速くなります。

　いかがでしょうか。有機化学の SN1 反応が説明されている辺りに出ていると思いますよ。

お礼

回答有難うございます。イオンの安定性がI- > Br- > Cl- の順になる理由についても教えてください。

補足

イオンの安定性がI- > Br- > Cl- の順になる
理由についても教えてください。

回答No.1

majoruma

アルコールからアルキルへの反応でしょうか？
イオンとしての安定性が関係しているんじゃないかと、
思いました。
イオンの安定性をみてみると、
Iイオン＞Brイオン＞Clイオンですよね。

お礼

回答有難うございます。イオンの安定性がI- > Br- > Cl- の順になる理由についても教えてください。

補足

イオンの安定性がI- > Br- > Cl- の順になる
理由についても教えてください。