اوربیتال هیبریدی

در صورتی که استخلاف‌های الکترون‌کشنده بیشتری روی حلقه در موقعیت‌های اورتو و پارا وجود داشته باشد، امکان پایدار بار منفی توسط فرم‌های رزنانسی بیشتری می‌شود، در نتیجه واکنش در شرایط ملایم‌تر و با سرعت بیشتری پیش خواهد رفت. نوع دیگری از واکنش‌های استخلافی هسته‌دوستی بر روی حلقه آروماتیک وجود دارد که به واکنش‌های حذف – افزایش معروف می‌باشند. در حالت کلی همان‌طور که در بالا بحث شد، برای انجام واکنش‌های استخلافی هسته‌دوستی بر روی حلقه بنزن، نیاز به گروه‌های الکترون‌کشنده بر روی حلقه می‌باشد. اما در صورتی که گروه الکترون‌کشنده هم رو حلقه وجود نداشته باشد، امکان انجام این واکنش‌ها وجود دارد. برای انجام این واکنش‌ها وجود یک باز قوی در محیط واکنش الزامی می‌باشد. این واکنش‌ها از طریق حدواسطی به نام بنزاین پیش می‌رود که امکان ایجاد دو نوع محصول را فراهم می‌کند. مکانیسم واکنش شامل ایجاد حدواسط کربانیونی با بار منفی و یک جفت الکترون مستقر در اوربیتال هیبریدی sp2، که قبلاً مربوط به پیوند کربن – هیدروژن بوده‌است. کربانیون حاصل این امکان را دارد که با بیرون انداختن گروه ترک‌کننده مجاور، با اوربیتال خالی آن همپوشانی کرده و پیوند سه‌گانه بسیار ناپایداری را بر روی حلقه به وجود آورد. به این ترکیب حلقوی ناپایدار با پیوند سه‌گانه، بنزاین می‌گویند. بنزن بسیار ناپایدار بوده و به سرعت مصرف می‌گردد.

پیوند کربن-کربن، یک پیوند کوالانسی میان دو اتم کربن است. که معمول‌ترین آن‌ها به صورت پیوند یگانه است که در آن دو الکترون، یکی از هر اتم، در پیوند شرکت می‌کند. پیوند یگانهٔ کربن-کربن، از نوع پیوند سیگما است و گفته می‌شود که میان یک اوربیتال هیبریدی از هریک از دو اتم تشکیل می‌شود. در اتان اوربیتال‌های sp۳ در پیوند درگیر می‌شود ولی در پیوند کربن با دیگر اتم‌ها، اوربیتال‌های دیگر نیز می‌توانند در پیوند وارد شوند؛ مانند: sp۲ با sp۲. در حقیقت اتم‌های کربن برای آنکه پیوندهای یگانه برقرار کنند باید اوربیتال‌های یکسان را درگیر کنند. اتم‌ها کربن می‌توانند پیوند دوگانه معروف به آلکن و پیوند سه گانه معروف به آلکین نیز برقرار کنند. یک پیوند دو گانه از اوربیتال‌های هیبریدی sp۲ و یک اوربیتال p که در هیبریداسیون شرکت نکرده ساخته شده‌است. پیوند سه‌گانه از یک اوربیتال هیبریدی sp و دو اوربیتال p از هر اتم ساخته شده‌است. کاربرد اوربیتال‌های p در برقرار کردن پیوند پی است.