Много реакции на заместване отварят пътя към производството на различни съединения, които имат икономически приложения. Електрофилното и нуклеофилното заместване играе огромна роля в химическата наука и индустрия. В органичния синтез тези процеси имат редица особености, на които трябва да се обърне внимание.
Разнообразие от химични явления. Реакции на заместване
Химичните промени, свързани с превръщането на веществата, се отличават с редица характеристики. Крайните резултати и топлинните ефекти могат да варират; Някои процеси завършват, в други настъпва промяна на веществата, често придружена от повишаване или намаляване на степента на окисление. При класифицирането на химичните явления според крайния им резултат се обръща внимание на качествените и количествените разлики между реагентите и продуктите. Въз основа на тези характеристики могат да бъдат разграничени 7 вида химични трансформации, включително заместване, което следва схемата: A-B + C A-C + B. Опростеното означение на цял клас химични явления дава идеята, че сред изходните вещества има така наречената „атака“ частица, която замества атом, йон или функционална група в реагент. Реакцията на заместване е характерна за ограничаване и
Реакциите на заместване могат да възникнат под формата на двоен обмен: A-B + C-E A-C + B-E. Един от подвидовете е изместването, например, на мед с желязо от разтвор на меден сулфат: CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu. „Атакуващата“ частица може да бъде атоми, йони или функционални групи
Хомолитично заместване (радикално, SR)
С радикалния механизъм на разкъсване на ковалентни връзки електронна двойка, обща за различни елементи, се разпределя пропорционално между „фрагментите“ на молекулата. Образуват се свободни радикали. Това са нестабилни частици, чиято стабилизация възниква в резултат на последващи трансформации. Например, когато се произвежда етан от метан, се появяват свободни радикали, които участват в реакцията на заместване: CH 4 CH 3. + .N; CH 3. + .CH3 → C2H5; N. + .N → N2. Разцепването на хомолитичната връзка съгласно горния механизъм на заместване има верижен характер. В метана Н атомите могат да бъдат последователно заменени с хлор. Реакцията с бром протича по подобен начин, но йодът не е в състояние директно да замести водорода в алканите; флуорът реагира с тях твърде енергично.
Метод за разкъсване на хетеролитична връзка
При йонния механизъм на реакциите на заместване електроните се разпределят неравномерно между новообразуваните частици. Свързващата двойка електрони отива изцяло към един от „фрагментите“, най-често към свързващия партньор, към който е изместена отрицателната плътност в полярната молекула. Реакциите на заместване включват образуването на метилов алкохол CH3OH. В бромометан CH3Br разцепването на молекулата е хетеролитично и заредените частици са стабилни. Метилът придобива положителен заряд, а бромът придобива отрицателен заряд: CH 3 Br → CH 3 + + Br - ; NaOH → Na + + OH - ; CH 3 + + OH - → CH 3 OH; Na + + Br - ↔ NaBr.
Електрофили и нуклеофили
Частици, които нямат електрони и могат да ги приемат, се наричат "електрофили". Те включват въглеродни атоми, свързани с халогени в халоалкани. Нуклеофилите имат повишена електронна плътност; те "даряват" двойка електрони, когато създават ковалентна връзка. При реакциите на заместване, нуклеофилите, богати на отрицателни заряди, се атакуват от електрофили с глад. Това явление се свързва с движението на атом или друга частица - напускаща група. Друг тип реакция на заместване е атаката на електрофил от нуклеофил. Понякога е трудно да се направи разлика между два процеса и да се припише заместване на един или друг тип, тъй като е трудно да се посочи точно коя от молекулите е субстрат и коя е реагент. Обикновено в такива случаи се вземат предвид следните фактори:
- естеството на напускащата група;
- нуклеофилна реактивност;
- природата на разтворителя;
- структура на алкиловата част.
Нуклеофилно заместване (SN)
По време на процеса на взаимодействие в органична молекула се наблюдава увеличаване на поляризацията. В уравненията частичен положителен или отрицателен заряд се обозначава с буква от гръцката азбука. Поляризацията на връзката позволява да се прецени естеството на нейното разкъсване и по-нататъшното поведение на „фрагментите“ на молекулата. Например, въглеродният атом в йодометана има частичен положителен заряд и е електрофилен център. Той привлича тази част от водния дипол, където се намира кислородът, който има излишък от електрони. Когато електрофил взаимодейства с нуклеофилен реагент, се образува метанол: CH 3 I + H 2 O → CH 3 OH + HI. Реакциите на нуклеофилно заместване протичат с участието на отрицателно зареден йон или молекула със свободна електронна двойка, която не участва в създаването на химична връзка. Активното участие на йодометана в SN 2 реакциите се обяснява с неговата отвореност към нуклеофилна атака и мобилността на йода.
Електрофилно заместване (SE)
Една органична молекула може да съдържа нуклеофилен център, който се характеризира с излишък на електронна плътност. Той реагира с електрофилен реагент без отрицателни заряди. Такива частици включват атоми със свободни орбитали и молекули с области с ниска електронна плътност. B въглеродът, който има „-“ заряд, взаимодейства с положителната част на водния дипол - с водород: CH 3 Na + H 2 O → CH 4 + NaOH. Продуктът от тази реакция на електрофилно заместване е метан. При хетеролитичните реакции противоположно заредените центрове на органичните молекули взаимодействат, което ги прави подобни на йоните в химията на неорганичните вещества. Не бива да се пренебрегва, че трансформацията на органичните съединения рядко се съпровожда от образуването на истински катиони и аниони.
Мономолекулни и бимолекулни реакции
Нуклеофилното заместване е мономолекулно (SN1). Този механизъм се използва за хидролизиране на важен продукт на органичния синтез - третичен бутил хлорид. Първият етап е бавен, той е свързан с постепенна дисоциация на карбониев катион и хлориден анион. Вторият етап протича по-бързо, настъпва реакцията на карбониевия йон с водата. заместване на халогена в алкана с хидрокси група и получаване на първичен алкохол: (CH 3) 3 C—Cl → (CH 3) 3 C + + Cl - ; (CH 3) 3 C + + H 2 O → (CH 3) 3 C—OH + H + . Едноетапната хидролиза на първични и вторични алкилхалогениди се характеризира с едновременно разрушаване на връзката въглерод-халоген и образуване на двойка C-OH. Това е механизъм на нуклеофилно бимолекулярно заместване (SN2).
Механизъм на хетеролитично заместване
Механизмът на заместване е свързан с пренос на електрон и създаване на междинни комплекси. Колкото по-бързо протича реакцията, толкова по-лесно възникват нейните характерни междинни продукти. Често процесът протича в няколко посоки едновременно. Предимството обикновено е на пътя, който използва частици, които изискват най-малко количество енергия за тяхното образуване. Например наличието на двойна връзка увеличава вероятността от появата на алилов катион CH2=CH—CH2+ в сравнение с йона CH3+. Причината се крие в електронната плътност на множествената връзка, която влияе на делокализацията на положителния заряд, разпръснат в молекулата.
Бензенови заместващи реакции
Групата, характеризираща се с електрофилно заместване, е арен. Бензеновият пръстен е удобна цел за електрофилна атака. Процесът започва с поляризация на връзката във втория реагент, което води до образуването на електрофил в съседство с електронния облак на бензеновия пръстен. В резултат на това се появява преходен комплекс. Все още няма пълна връзка между електрофилната частица и един от въглеродните атоми; тя е привлечена от целия отрицателен заряд на "ароматните шест" електрона. В третия етап на процеса електрофилът и един въглероден атом от пръстена са свързани чрез обща двойка електрони (ковалентна връзка). Но в този случай „ароматната шестка“ се унищожава, което е неблагоприятно от гледна точка на постигане на стабилно, стабилно енергийно състояние. Наблюдава се явление, което може да се нарече „изхвърляне на протон“. H+ се елиминира и се възстановява стабилна комуникационна система, характерна за арените. Страничният продукт съдържа водороден катион от бензеновия пръстен и анион от втория реагент.
Примери за реакции на заместване от органичната химия
Алканите се характеризират по-специално с реакция на заместване. Могат да се дадат примери за електрофилни и нуклеофилни трансформации за циклоалкани и арени. Подобни реакции в молекулите на органичните вещества протичат при нормални условия, но по-често при нагряване и в присъствието на катализатори. Обичайните и добре проучени процеси включват електрофилно заместване в ароматния пръстен. Най-важните реакции от този тип:
- Нитрирането на бензен в присъствието на H 2 SO 4 протича по схемата: C 6 H 6 → C 6 H 5 -NO 2.
- Каталитично халогениране на бензен, по-специално хлориране, съгласно уравнението: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl.
- Ароматният процес протича с "димяща" сярна киселина, образуват се бензенсулфонови киселини.
- Алкилирането е заместване на водороден атом от бензеновия пръстен с алкил.
- Ацилиране - образуване на кетони.
- Формилирането е заместването на водорода с СНО група и образуването на алдехиди.
Реакциите на заместване включват реакции в алкани и циклоалкани, при които халогените атакуват достъпна С-Н връзка. Образуването на производни може да включва заместване на един, два или всички водородни атоми в наситени въглеводороди и циклопарафини. Много от халоалканите с малки молекулни тегла се използват в производството на по-сложни вещества, принадлежащи към различни класове. Напредъкът, постигнат в изучаването на механизмите на реакциите на заместване, даде мощен тласък на развитието на синтези на базата на алкани, циклопарафини, арени и халогенирани въглеводороди.
Образува се при припокриване на атомни орбитали и образуване на споделени електронни двойки. В резултат на това се образува обща за двата атома орбитала, която съдържа обща двойка електрони. Когато една връзка е прекъсната, съдбата на тези споделени електрони може да бъде различна.
Обменен механизъм на образуване на ковалентна връзка. Разцепване на хомолитична връзка
Орбитала с несдвоен електрон, принадлежаща на един атом, може да се припокрива с орбитала на друг атом, който също съдържа несдвоен електрон. В този случай се образува ковалентна връзка съгласно обменния механизъм:
N· + ·N -> N: N или N-N
Обменният механизъм за образуване на ковалентна връзка се осъществява, ако се образува обща електронна двойка от несдвоени електрони, принадлежащи на различни атоми.
Процесът, противоположен на образуването на ковалентна връзка чрез обменния механизъм, е разцепването на връзката, при което се губи по един електрон за всеки атом. В резултат на това се образуват две незаредени частици, които имат несдвоени електрони:
Такива частици се наричат свободни радикали.
Свободни радикали- атоми или групи от атоми, които имат несдвоени електрони.
Механизмът на разцепване на ковалентната връзка, при който се образуват свободни радикали, се нарича хемолитична или хомолиза (хомо - идентична, т.е. този тип разцепване на връзката води до образуването на идентични частици).
Реакциите, протичащи под въздействието и с участието на свободните радикали, се наричат свободни радикални реакции.
Хидроксилният анион се привлича към въглеродния атом (атакува въглеродния атом), върху който е концентриран частичният положителен заряд, и замества бромния или по-точно бромидния анион.
В молекулата на 1-хлоропропан електронната двойка в C-Cl връзката е изместена към хлорния атом поради по-голямата му електроотрицателност. В този случай въглеродният атом, който е получил частичен положителен заряд (§+), привлича електрони от свързания въглероден атом, който от своя страна от следното:
По този начин индуктивният ефект се предава през веригата, но бързо избледнява: практически не се наблюдава след три st-връзки.
Нека разгледаме друга реакция - добавянето на бромоводород към етена:
CH2=CH2 + HBr -> CH3-CH2Br
В началния етап на тази реакция към молекула, съдържаща множествена връзка, се добавя водороден катион:
CH2=CH2 + H+ -> CH2-CH3
Електроните на n-връзката се изместват към един въглероден атом, а съседният има положителен заряд, незапълнена орбитала.
Стабилността на такива частици се определя от това колко добре е компенсиран положителният заряд на въглеродния атом. Тази компенсация възниква поради изместване на електронната плътност на a-връзката към положително заредения въглероден атом, т.е. положителен индуктивен ефект (+1). 
Групата от атоми, в този случай метиловата група, от която се извлича електронната плътност, има донорен ефект, който се обозначава с +1.
Мезомерен ефект. Има и друг начин, по който някои атоми или групи влияят на други - мезомерният ефект или ефектът на конюгиране.
Помислете за молекулата 1,3 бутадиен:
CH2=CH CH=CH2
Оказва се, че двойните връзки в тази молекула не са просто две двойни връзки! Тъй като са наблизо, има припокриване П-връзки, включени в съседни двойни връзки, и се образува обща връзка за всичките четири въглеродни атома П- електронен облак. В този случай системата (молекулата) става по-стабилна. Това явление се нарича конюгация (в този случай П - П- сдвояване). 
Допълнителното припокриване, конюгирането на n-връзки, разделени от една o-връзка, води до тяхното „осредняване“. Централната проста връзка придобива частично "двоен" характер, става по-силна и по-къса, а двойните връзки стават донякъде отслабени и удължени.
Друг пример за конюгация е ефектът на двойна връзка върху атом, който има несподелена двойка електрони.
Така например, когато карбоксилна киселина се дисоциира, несподелената електронна двойка остава върху кислородния атом:
Това води до повишаване на стабилността на аниона, образуван по време на дисоциацията, и увеличаване на силата на киселината.
Промяната в електронната плътност в конюгирани системи, включващи n-връзки или несподелени електронни двойки, се нарича мезомерен ефект (М).
Основни механизми на реакция
Идентифицирахме три основни типа реагиращи частици - свободни радикали, електрофили, нуклеофили и три съответни типа реакционни механизми:
Свободни радикали;
електрофилен;
нуклеофилни.
В допълнение към класифицирането на реакциите според вида на реагиращите частици, в органичната химия има четири вида реакции, основани на принципа на промяна на състава на молекулите: добавяне, заместване, елиминиране или елиминиране (от английски to елиминира - премахване, разделяне изключено) и пренареждане. Тъй като добавянето и заместването могат да възникнат под въздействието и на трите типа реактивни частици, могат да се разграничат няколко основни реакционни механизма.
Освен това ще разгледаме реакциите на елиминиране, които протичат под въздействието на нуклеофилни частици - основи.
1. Какво представляват хомолитичното и хетеролитичното разцепване на ковалентна връзка? За какви механизми на образуване на ковалентна връзка са характерни?
2. Какво се нарича електрофили и нуклеофили? Дайте примери за тях.
3. Какви са разликите между мезомерните и индуктивните ефекти? Как тези явления илюстрират позицията на теорията на А. М. Бутлеров за структурата на органичните съединения за взаимното влияние на атомите в молекулите на органичните вещества?
4. В светлината на концепциите за индуктивни и мезомерни ефекти, разгледайте взаимното влияние на атомите в молекулите:
Подкрепете заключенията си с примери за уравнения на химични реакции.
Съдържание на урока бележки към уроцитеподдържаща рамка презентация урок методи ускорение интерактивни технологии Практикувайте задачи и упражнения самопроверка работилници, обучения, казуси, куестове домашна работа въпроси за дискусия риторични въпроси от ученици Илюстрации аудио, видео клипове и мултимедияснимки, картинки, графики, таблици, диаграми, хумор, анекдоти, вицове, комикси, притчи, поговорки, кръстословици, цитати Добавки резюметастатии трикове за любознателните ясли учебници основен и допълнителен речник на термините други Подобряване на учебниците и уроцитекоригиране на грешки в учебникаактуализиране на фрагмент в учебник, елементи на иновация в урока, замяна на остарели знания с нови Само за учители перфектни уроцикалендарен план за годината методически препоръки дискусионни програми Интегрирани уроциВсички химични реакции са придружени от разкъсване на едни връзки и образуване на други. По принцип органичните реакции се подчиняват на същите закони като неорганичните, но имат качествена оригиналност.
По този начин, докато неорганичните реакции обикновено включват йони, органичните реакции включват молекули.
Реакциите протичат много по-бавно, като в много случаи изискват катализатор или избор на външни условия (температура, налягане).
За разлика от неорганичните реакции, които протичат съвсем недвусмислено, повечето органични реакции са придружени от един или друг брой странични реакции. В този случай добивът на основния продукт често не надвишава 50%, но се случва добивът да е още по-малък. Но в някои случаи реакцията може да протече количествено, т.е. със 100% добив. Поради факта, че съставът на продуктите е двусмислен, уравненията на химичните реакции рядко се използват в органичната химия. Най-често се изписва реакционна схема, която отразява изходните материали и основния продукт на реакцията, като вместо знака "=" между дясната и лявата част на схемата се използва "" или знакът за обратимост.
Има два подхода към класификацията на органичните реакции: според естеството на химичните трансформации и според механизмите на тяхното протичане.
Въз основа на естеството на химичните трансформации те се разграничават:
|
Реакции на заместване (S - от английското заместване - заместване) |
Един атом или група от атоми се заменя с друг атом или група от атоми: |
|
Реакции на добавяне (Ad - от английското Addition - присъединяване) |
От две или повече молекули се образува едно ново вещество. Добавянето става, като правило, чрез множество връзки (двойни, тройни): |
|
Елиминационни реакции (E - от английски Elimination - елиминиране, отстраняване) |
Реакции на въглеводородни производни, при които функционална група се елиминира заедно с водородни атоми за образуване на -връзка (двойна, тройна): |
|
Прегрупиране (Rg - от английското Re-grouping - прегрупиране) |
Вътрешномолекулни реакции на преразпределение на електронна плътност и атоми: (Прегрупиране на Фаворски). |
Класификация на органичните реакции според механизма на тяхното протичане.
Механизмът на химическата реакция е пътят, който води до разкъсване на стара връзка и образуване на нова.
Има два механизма за прекъсване на ковалентна връзка:
1. Хетеролитичен (йонен). В този случай свързващата електронна двойка се прехвърля изцяло към един от свързаните атоми:
2. Хомолитичен (радикал). Споделената електронна двойка се разделя наполовина, за да се образуват две частици със свободни валенции - радикали:
Естеството на механизма на разпадане се определя от вида на атакуващата частица (реагент). В органичната химия има три вида реактиви.
1. Нуклеофилни реагенти (N - от латинското нуклеофилно - имащо афинитет към ядрото).
Частици (атоми, групи, неутрални молекули), съдържащи излишна електронна плътност. Делят се на силни, средносилни и слаби. Силата на нуклеофила е относително понятие, зависи от условията на реакцията (полярността на разтворителя). В полярни разтворители силни нуклеофили: , както и неутрални молекули с несподелени електронни двойки (в несвързващи орбитали). Нуклеофили със средна сила: . Слаби нуклеофили: аниони на силни киселини - както и феноли и ароматни амини.
2. Електрофилни реагенти (E - от лат. Electrophilic - имащ афинитет към електрони).
Частици (атоми, групи, неутрални молекули), които носят положителен заряд или свободна орбитала, в резултат на което имат афинитет към отрицателно заредени частици или електронна двойка. Към номера силни електрофиливключват протон, метални катиони (особено многозарядни), молекули с празна орбитала на един от атомите (киселини на Луис), молекули на кислородсъдържащи киселини с високи заряди на окисления атом ().
Често се случва една молекула да съдържа няколко реакционни центъра от различно естество - както нуклеофилни, така и електрофилни.
3. Радикали (R).
В зависимост от вида на реагента и пътя на разцепване на хетеролитична връзка в молекулата на субстрата се образуват различни продукти. Това може да бъде представено в общ вид:
Реакциите, протичащи по такива схеми, се наричат реакции на електрофилно заместване (SE), защото реакцията е по същество изместване, а атакуващият агент е електрофилен вид.
Реакциите, протичащи по такива схеми, се наричат реакции на нуклеофилно заместване (S N), т.к. реакцията по същество е изместване, а атакуващият агент е нуклеофилен вид.
Ако атакуващият агент е радикал, тогава реакцията протича по радикален механизъм.
>> Химия: Видове химични реакции в органичната химия
Реакциите на органичните вещества могат формално да бъдат разделени на четири основни типа: заместване, добавяне, елиминиране (елиминиране) и пренареждане (изомеризация). Очевидно е, че цялото разнообразие от реакции на органични съединения не може да бъде сведено до рамката на предложената класификация (например реакции на горене). Такава класификация обаче ще помогне да се установят аналогии с класификациите на реакциите, протичащи между неорганични вещества, които вече са ви познати от курса на неорганичната химия.
Обикновено основното органично съединение, участващо в реакцията, се нарича субстрат, а другият компонент на реакцията обикновено се счита за реагент.
Реакции на заместване
Реакциите, които водят до заместване на един атом или група от атоми в оригиналната молекула (субстрат) с други атоми или групи от атоми, се наричат реакции на заместване.
Реакциите на заместване включват наситени и ароматни съединения, като например алкани, циклоалкани или арени.
Нека дадем примери за такива реакции.
Класификация на реакциите
Има четири основни типа реакции, в които участват органичните съединения: заместване (изместване), добавяне, елиминиране (елиминиране), пренареждане.
3.1 Реакции на заместване
При реакции от първия тип заместването обикновено се случва при въглеродния атом, но заместеният атом може да бъде водороден атом или някакъв друг атом или група от атоми. При електрофилно заместване най-често се замества водороден атом; Пример е класическото ароматно заместване:
При нуклеофилно заместване най-често се замества не водородният атом, а други атоми, например:
NC - + R−Br → NC−R +BR -
3.2 Реакции на присъединяване
Реакциите на добавяне могат също да бъдат електрофилни, нуклеофилни или радикални, в зависимост от вида на видовете, иницииращи процеса. Прикрепването към обикновените въглерод-въглерод двойни връзки обикновено се индуцира от електрофил или радикал. Например добавянето на HBr
може да започне с атака на двойната връзка от H+ протона или Br· радикала.
3.3 Реакции на елиминиране
Реакциите на елиминиране са по същество обратни на реакциите на добавяне; Най-често срещаният тип такава реакция е елиминирането на водороден атом и друг атом или група от съседни въглеродни атоми, за да се образуват алкени:
3.4 Реакции на пренареждане
Пренарежданията могат да възникнат и чрез междинни съединения, които са катиони, аниони или радикали; най-често тези реакции протичат с образуването на карбокатиони или други частици с дефицит на електрони. Пренарежданията могат да включват значително пренареждане на въглеродния скелет. Действителният етап на пренареждане в такива реакции често е последван от етапи на заместване, добавяне или елиминиране, водещи до образуването на стабилен краен продукт.
Подробно описание на химическа реакция на етапи се нарича механизъм. От електронна гледна точка механизмът на химическа реакция се разбира като метод за разкъсване на ковалентни връзки в молекулите и последователността от състояния, през които преминават реагиращите вещества, преди да станат продукти на реакцията.
4.1 Свободнорадикални реакции
Реакциите на свободните радикали са химични процеси, в които участват молекули, които имат несдвоени електрони. Някои аспекти на реакциите на свободните радикали са уникални в сравнение с други видове реакции. Основната разлика е, че много реакции на свободните радикали са верижни реакции. Това означава, че има механизъм, чрез който много молекули се превръщат в продукт чрез повтарящ се процес, иницииран от създаването на единичен реактивен вид. Типичен пример е илюстриран с помощта на следния хипотетичен механизъм:
Етапът, на който се генерира реакционният междинен продукт, в този случай А·, се нарича иницииране. Този етап протича при високи температури, под въздействието на UV или пероксиди, в неполярни разтворители. Следващите четири уравнения в този пример повтарят последователността от две реакции; те представляват фазата на развитие на веригата. Верижните реакции се характеризират с дължината на веригата, която съответства на броя на етапите на развитие на начален етап. Вторият етап протича с едновременния синтез на съединението и образуването на нов радикал, който продължава веригата от трансформации. Последният етап е етапът на прекъсване на веригата, който включва всяка реакция, при която един от реакционните междинни продукти, необходими за прогресирането на веригата, се унищожава. Колкото повече са етапите на прекъсване на веригата, толкова по-къса става дължината на веригата.
Свободнорадикалните реакции протичат: 1) на светлина, при високи температури или в присъствието на радикали, които се образуват при разлагането на други вещества; 2) инхибира се от вещества, които лесно реагират със свободните радикали; 3) възникват в неполярни разтворители или в парна фаза; 4) често имат автокаталитичен и индукционен период преди началото на реакцията; 5) кинетично са верижни.
Реакциите на радикално заместване са характерни за алканите, а реакциите на радикално присъединяване са характерни за алкените и алкините.
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
CH 3 -CH=CH 2 + HBr → CH 3 -CH 2 -CH 2 Br
CH3-C≡CH + HCl → CH3-CH=CHCl
Свързването на свободните радикали помежду си и прекъсването на веригата става главно по стените на реактора.
4.2 Йонни реакции
Реакции, при които възниква хетеролитиченразкъсването на връзките и образуването на междинни частици от йонен тип се наричат йонни реакции.
Йонните реакции протичат: 1) в присъствието на катализатори (киселини или основи и не се влияят от светлина или свободни радикали, по-специално тези, произтичащи от разлагането на пероксиди); 2) не се влияят от ловчи на свободни радикали; 3) природата на разтворителя влияе върху протичането на реакцията; 4) рядко се срещат в парната фаза; 5) кинетично, те са предимно реакции от първи или втори ред.
Въз основа на естеството на реагента, действащ върху молекулата, йонните реакции се разделят на електрофиленИ нуклеофилни. Реакциите на нуклеофилно заместване са характерни за алкил и арил халиди,
CH 3 Cl + H 2 O → CH 3 OH + HCl
C 6 H 5 -Cl + H 2 O → C 6 H 5 -OH + HCl
C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O
C 2 H 5 NH 2 + CH 3 Cl → CH 3 -NH-C 2 H 5 + HCl
електрофилно заместване – за алкани в присъствието на катализатори
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 2 -CH 3
и арени.
C 6 H 6 + HNO 3 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O
Реакциите на електрофилно присъединяване са характерни за алкените
CH 3 -CH=CH 2 + Br 2 → CH 3 -CHBr-CH 2 Br
и алкини,
CH≡CH + Cl 2 → CHCl=CHCl
нуклеофилно присъединяване – за алкини.
CH 3 -C≡CH + C 2 H 5 OH + NaOH → CH 3 -C(OC 2 H 5) = CH 2
