Քիմիական ռեակցիաների մեխանիզմները օրգանական քիմիայում. Օրգանական ռեակցիաների դասակարգումը և դրանց մեխանիզմները

Կան օրգանական ռեակցիաների դասակարգման տարբեր համակարգեր, որոնք հիմնված են տարբեր բնութագրերի վրա։ Դրանց թվում են հետևյալ դասակարգումները.

• Ըստ ռեակցիայի վերջնական արդյունքը, այսինքն, ենթաշերտի կառուցվածքի փոփոխություն.
• Ըստ ռեակցիայի մեխանիզմ, այսինքն՝ ըստ կապի խզման տեսակի և ռեագենտների տեսակի։

Օրգանական ռեակցիայի մեջ փոխազդող նյութերը բաժանվում են ռեագենտԵվ սուբստրատ. Այս դեպքում համարվում է, որ ռեագենտը հարձակվում է սուբստրատի վրա:

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Ռեակտիվ- նյութ, որը գործում է առարկայի վրա՝ սուբստրատի վրա և առաջացնում է դրա մեջ քիմիական կապի փոփոխություն։ Ռեակտիվները բաժանվում են ռադիկալ, էլեկտրոֆիլ և նուկլեոֆիլ:

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Ենթաշերտ, ընդհանուր առմամբ համարվում է մոլեկուլ, որն ապահովում է ածխածնի ատոմ նոր կապի համար։

ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ ԸՍՏ ՎԵՐՋՆԱԿԱՆ ԱՐԴՅՈՒՆՔԻ (ՍՈՒՍԲՍՏՐԱՏԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԻ ՓՈՓՈԽՈՒԹՅՈՒՆ)

Օրգանական քիմիայում, ըստ վերջնական արդյունքի և նյութի կառուցվածքի փոփոխության, տարբերվում են ռեակցիաների չորս տեսակ. ավելացում, փոխարինում, անջատում,կամ վերացում(անգլերենից վերացնել- հանել, բաժանել), և վերադասավորումներ (իզոմերիզացիաներ)) Այս դասակարգումը նման է անօրգանական քիմիայի ռեակցիաների դասակարգմանը` ըստ նախնական ռեակտիվների և ստացված նյութերի քանակի, կազմի փոփոխությամբ կամ առանց դրա: Ըստ վերջնական արդյունքի դասակարգումը հիմնված է պաշտոնական չափանիշների վրա, քանի որ ստոյխիոմետրիկ հավասարումը, որպես կանոն, չի արտացոլում ռեակցիայի մեխանիզմը։ Համեմատենք անօրգանական և օրգանական քիմիայի ռեակցիաների տեսակները։

Ռեակցիայի տեսակը անօրգանական քիմիայում	Օրինակ	Ռեակցիայի տեսակը օրգանական քիմիայում	Բազմազանություն և օրինակ Ռեակցիաներ
1. Միացում	Գ լ2 + Հ2 = 2 H C l	Միացում բազմաթիվ կապերով	Հիդրոգենացում
			Հիդրոհալոգենացում
			Հալոգենացում
			Խոնավեցում
2. Քայքայումը	2 Հ2 O=2 Հ2 + Օ2	Վերացում	Ջրազրկում
			Dehydrohalogenation
			Դեհալոգենացում
			Ջրազրկում
3. Փոխարինում	Z n + 2 H C l =ZnCl2+H2	Փոխարինում
4. Փոխանակում (հատուկ դեպք՝ չեզոքացում)	Հ2 Ս Օ4 + 2 N a O H=N a 2 S O 4 + 2 H 2 Օ	հատուկ դեպք՝ էստերիֆիկացում
5. Ալոտրոպիզացիա	գրաֆիտ ⇔ ադամանդ Պկարմիր⇔ Պսպիտակ P կարմիր ⇔ P սպիտակ Սռոմբուս.⇔ Սպլաստ. Srhomb.⇔Սպլաստիկ	Իզոմերացում	Իզոմերացում ալկաններ

ժդ) առանց դրանք ուրիշներով փոխարինելու:

Կախված նրանից, թե որ ատոմներն են բաժանվում՝ հարևանները Գ–Գկամ մեկուսացված է երկու կամ երեք կամ ավելի ածխածնի ատոմներով. Գ–C–C– Գ–, –Գ–C–C–C– Գ– հետ կարող են առաջանալ միացություններ բազմակի պարտատոմսերև կամ ցիկլային միացություններ. Ջրածնի հալոգենիդների վերացումը ալկիլ հալոգենիդներից կամ ջուրը սպիրտներից տեղի է ունենում Զայցևի կանոնի համաձայն:

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Զայցեւի իշխանությունըՋրածնի H ատոմը հեռացվում է ամենաքիչ հիդրոգենացված ածխածնի ատոմից:

Օրինակ, ջրածնի բրոմի մոլեկուլի վերացումը տեղի է ունենում հարևան ատոմներից ալկալիի առկայության դեպքում, որի արդյունքում առաջանում է նատրիումի բրոմիդ և ջուր։

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Վերախմբավորում- քիմիական ռեակցիա, որը հանգեցնում է մոլեկուլում ատոմների հարաբերական դասավորության փոփոխությանը, բազմաթիվ կապերի շարժմանը կամ դրանց բազմակի փոփոխությանը:

Վերադասավորումը կարող է իրականացվել՝ պահպանելով մոլեկուլի ատոմային բաղադրությունը (իզոմերացում) կամ փոխելով այն։

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Իզոմերացում- վերադասավորման ռեակցիայի հատուկ դեպք, որը հանգեցնում է քիմիական միացության իզոմերի վերածմանը ածխածնի կմախքի կառուցվածքային փոփոխության միջոցով:

Վերադասավորումը կարող է տեղի ունենալ նաև հոմոլիտիկ կամ հետերոլիտիկ մեխանիզմով։ Մոլեկուլային վերադասավորումները կարող են դասակարգվել ըստ տարբեր չափանիշների, օրինակ՝ ըստ համակարգերի հագեցվածության, ըստ միգրացիոն խմբի բնույթի, ըստ ստերեոհատուկության և այլն։

Իզոմերացման ռեակցիաները լայնորեն կիրառվում են արդյունաբերական գործընթացներում, ինչպիսիք են նավթի վերամշակումը բենզինի օկտանային քանակի ավելացման համար։ Իզոմերացման օրինակ է փոխակերպումը n-օկտանից մինչև իզոոկտան.

ՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ ԸՍՏ ՌԵԱԳԵՆՏԻ ՏԵՍԱԿԻ

ԱՆՋԱՏՈՒՄ

Օրգանական միացություններում կապի ճեղքումը կարող է լինել հոմոլիտիկ կամ հետերոլիտիկ:

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Հոմոլիտիկ կապի ճեղքվածք- սա բաց է, որի արդյունքում յուրաքանչյուր ատոմ ստանում է չզույգված էլեկտրոն և ձևավորվում են երկու մասնիկներ, որոնք ունեն նմանատիպ էլեկտրոնային կառուցվածք՝ ազատ արմատականներ.

Հոմոլիտիկ ընդմիջումը բնորոշ է ոչ բևեռային կամ թույլ բևեռայինկապեր, ինչպիսիք են C–C, Cl–Cl, C–H, և պահանջում է մեծ քանակությամբ էներգիա։

Ստացված ռադիկալները, որոնք ունեն չզույգված էլեկտրոն, խիստ ռեակտիվ են, հետևաբար նման մասնիկների մասնակցությամբ տեղի ունեցող քիմիական պրոցեսները հաճախ կրում են «շղթայական» բնույթ, դրանք դժվար է կառավարել, և ռեակցիան հանգեցնում է փոխարինող ապրանքների մի շարքի։ . Այսպիսով, երբ մեթանը քլորացվում է, փոխարինող արտադրանքը քլորոմեթանն է Գ Հ3 Գ լ CH3Cl, դիքլորմեթան Գ Հ2 Գ լ2 CH2Cl2, քլորոֆորմ C H C լ3 CHCl3և ածխածնի տետրաքլորիդ C C լ4 CCl4. Ազատ ռադիկալների հետ կապված ռեակցիաները ընթանում են քիմիական կապերի ձևավորման փոխանակման մեխանիզմի միջոցով:

Նման կապի ճեղքման ժամանակ առաջացած ռադիկալները առաջացնում են արմատական ​​մեխանիզմռեակցիայի ընթացքը. Արմատական ​​ռեակցիաները սովորաբար տեղի են ունենում բարձր ջերմաստիճանի կամ ճառագայթման (օրինակ՝ լույսի) դեպքում:

Իրենց բարձր ռեակտիվության շնորհիվ ազատ ռադիկալները կարող են բացասաբար ազդել մարդու օրգանիզմի վրա՝ քայքայելով բջջային թաղանթները, ազդելով ԴՆԹ-ի վրա և առաջացնելով վաղաժամ ծերացում։ Այս պրոցեսները կապված են հիմնականում լիպիդային պերօքսիդացման հետ, այսինքն՝ պոլիչհագեցած թթուների կառուցվածքի քայքայումը, որոնք ճարպ են կազմում բջջային թաղանթի ներսում:

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Հետերոլիտիկ կապի ճեղքվածք- սա բաց է, որի մեջ էլեկտրոնային զույգը մնում է ավելի էլեկտրաբացասական ատոմով և ձևավորվում են երկու լիցքավորված մասնիկներ՝ իոններ՝ կատիոն (դրական) և անիոն (բացասական):

Քիմիական ռեակցիաներում այս մասնիկները կատարում են « նուկլեոֆիլներ«(«ֆիլ» - գր. սիրահարված լինել) Եվ « էլեկտրոֆիլներ», քիմիական կապ ստեղծելով ռեակցիայի գործընկերոջ հետ դոնոր-ընդունող մեխանիզմի համաձայն։ Նուկլեոֆիլ մասնիկները ապահովում են էլեկտրոնային զույգ՝ նոր կապ ստեղծելու համար։ Այլ կերպ ասած,

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Նուկլեոֆիլ- էլեկտրոններով հարուստ քիմիական ռեագենտ, որը կարող է փոխազդել էլեկտրոնների պակաս ունեցող միացությունների հետ:

Նուկլեոֆիլների օրինակներ են ցանկացած անիոն ( Գ լ− , Ի− , Ն Օ− 3 Cl−,I−,NO3−և այլն), ինչպես նաև միայնակ էլեկտրոնային զույգ ունեցող միացություններ ( Ն Հ3 , Հ2 Օ NH3, H2O).

Այսպիսով, երբ կապը կոտրվում է, կարող են ձևավորվել ռադիկալներ կամ նուկլեոֆիլներ և էլեկտրոֆիլներ: Դրա հիման վրա տեղի են ունենում օրգանական ռեակցիաների երեք մեխանիզմներ.

ՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻՆԵՐԻ ՄԵԽԱՆԻԶՄՆԵՐԸ

Ազատ ռադիկալների մեխանիզմռեակցիան սկսվում է ազատ ռադիկալներով, որոնք ձևավորվում են, երբ հոմոլիտիկ պատռվածքկապեր մոլեկուլում.

Առավել բնորոշ տարբերակը ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ժամանակ քլորի կամ բրոմի ռադիկալների առաջացումն է։

1. Ազատ ռադիկալների փոխարինում

մեթան բրոմմեթան

Շղթայի մեկնարկը

Շղթայի աճ

Բաց միացում

2. Ազատ ռադիկալների հավելում

էթեն պոլիէթիլեն

Էլեկտրաֆիլ մեխանիզմռեակցիան սկսվում է էլեկտրոֆիլ մասնիկներից, որոնք արդյունքում ստանում են դրական լիցք հետերոլիտիկ պատռվածքհաղորդակցություններ. Բոլոր էլեկտրոֆիլները Լյուիս թթուներ են:

Նման մասնիկները ակտիվորեն ձևավորվում են ազդեցության տակ Լյուիս թթուներ, որոնք ուժեղացնում են մասնիկի դրական լիցքը։ Առավել հաճախ օգտագործվում է Ա լ Գ լ3 , F e C լ3 , Ֆ է Բ r3 , ZnC լ2 AlCl3, FeCl3, FeBr3, ZnCl2, կատարելով կատալիզատորի ֆունկցիաներ։

Էլեկտրոֆիլ մասնիկի հարձակման վայրը մոլեկուլի այն մասերն են, որոնք բարձրացրել են էլեկտրոնային խտությունը, այսինքն՝ բազմակի կապը և բենզոլային օղակը։

Էլեկտրաֆիլային փոխարինման ռեակցիաների ընդհանուր ձևը կարող է արտահայտվել հավասարմամբ.

1. Էլեկտրաֆիլային փոխարինում

բենզոլ բրոմբենզոլ

2. Էլեկտրաֆիլային միացում

պրոպեն 2-բրոմպրոպան

պրոպին 1,2-դիքլորպրոպեն

Անհամաչափ չհագեցած ածխաջրածինների ավելացումը տեղի է ունենում Մարկովնիկովի կանոնի համաձայն:

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Մարկովնիկովի կանոն.հավելումով HX պայմանական բանաձևով բարդ նյութերի մոլեկուլների անհամաչափ ալկեններին (որտեղ X-ը հալոգենի ատոմ է կամ հիդրօքսիլ խումբ OH–), ջրածնի ատոմն ավելացվում է ամենաջրածնային (առավելագույն ջրածնի ատոմներ պարունակող) ածխածնի ատոմին կրկնակի կապով։ , իսկ X-ը՝ ամենաքիչ հիդրոգենացված:

Օրինակ՝ քլորաջրածնի HCl-ի ավելացումը պրոպենի մոլեկուլին Գ Հ3 – C H = C Հ2 CH3–CH=CH2.

Ռեակցիան ընթանում է էլեկտրոֆիլ հավելման մեխանիզմով։ Էլեկտրոն նվիրատու ազդեցության շնորհիվ Գ Հ3 CH3- խումբ, սուբստրատի մոլեկուլում էլեկտրոնային խտությունը տեղափոխվում է ածխածնի կենտրոնական ատոմ (ինդուկտիվ էֆեկտ), այնուհետև կրկնակի կապերի համակարգի երկայնքով՝ ածխածնի վերջնական ատոմ Գ Հ2 CH2- խմբեր (մեզոմերային էֆեկտ): Այսպիսով, ավելցուկային բացասական լիցքը տեղայնացված է հենց այս ատոմի վրա: Հետեւաբար, հարձակումը սկսվում է ջրածնի պրոտոնից Հ+ H+, որը էլեկտրոֆիլ մասնիկ է։ Առաջանում է դրական լիցքավորված կարբենի իոն [Ք Հ3 – C H – C Հ3 ] + + , որին ավելացվում է քլորի անիոնը Գ լ− Cl−.

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Բացառություններ Մարկովնիկովի կանոնից.հավելման ռեակցիան ընթանում է Մարկովնիկովի կանոնին հակառակ, եթե ռեակցիան ներառում է միացություններ, որոնցում կրկնակի կապի ածխածնի ատոմին հարող ածխածնի ատոմը մասամբ կլանում է էլեկտրոնի խտությունը, այսինքն՝ փոխարինողների առկայության դեպքում, որոնք զգալի էլեկտրոնների հեռացման ազդեցություն են ունենում։ (–C C լ3 , – C N , – C O O H(–CCl3,–CN,–COOHև այլն):

Նուկլեոֆիլ մեխանիզմռեակցիան սկսվում է բացասական լիցք ունեցող նուկլեոֆիլ մասնիկներով, որոնք առաջանում են դրա արդյունքում հետերոլիտիկ պատռվածքհաղորդակցություններ. Բոլոր նուկլեոֆիլները - Լյուիսի հիմքերը.

Նուկլեոֆիլ ռեակցիաներում ռեագենտը (նուկլեոֆիլ) ունի ազատ զույգ էլեկտրոններ ատոմներից մեկի վրա և չեզոք մոլեկուլ կամ անիոն է ( Հ ա լ– , Օ Հ– , Ռ Օ− , Ռ Ս– , R C O Օ– , Ռ– , C N – , Հ2 O, R O H, N Հ3 , Ռ Ն Հ2 Hal–,OH–,RO–,RS–,RCOO–,R–,CN–,H2O,ROH,NH3,RNH2և այլն):

Նուկլեոֆիլը հարձակվում է ատոմի վրա սուբստրատի վրա՝ նվազագույն էլեկտրոնային խտությամբ (այսինքն՝ մասնակի կամ ամբողջական դրական լիցքով): Նուկլեոֆիլային փոխարինման ռեակցիայի առաջին քայլը սուբստրատի իոնացումն է՝ կարբոկացիա ձևավորելու համար։ Այս դեպքում նուկլեոֆիլի էլեկտրոնային զույգի շնորհիվ ձևավորվում է նոր կապ, իսկ հինը ենթարկվում է հետերոլիտիկ ճեղքման, որին հաջորդում է կատիոնի վերացումը։ Նուկլեոֆիլ ռեակցիայի օրինակ է նուկլեոֆիլային փոխարինումը (նշան ՍՆՍՆ) հագեցած ածխածնի ատոմում, օրինակ՝ բրոմ ածանցյալների ալկալային հիդրոլիզ։

1. Նուկլեոֆիլային փոխարինում

2. Նուկլեոֆիլային հավելում

էթանալ ցիանոհիդրին

աղբյուր http://foxford.ru/wiki/himiya

Օրգանական նյութերի ռեակցիաները պաշտոնապես կարելի է բաժանել չորս հիմնական տեսակի. փոխարինում, ավելացում, վերացում (վերացում) և վերադասավորում (իզոմերացում). Ակնհայտ է, որ օրգանական միացությունների ռեակցիաների ողջ բազմազանությունը չի կարող կրճատվել առաջարկվող դասակարգմանը (օրինակ՝ այրման ռեակցիաներ)։ Այնուամենայնիվ, նման դասակարգումը կօգնի անալոգիաներ հաստատել այն ռեակցիաների հետ, որոնք տեղի են ունենում անօրգանական նյութերի միջև, որոնք արդեն ծանոթ են ձեզ:

Որպես կանոն, ռեակցիայի մեջ ներգրավված հիմնական օրգանական միացությունը կոչվում է սուբստրատ, իսկ ռեակցիայի մյուս բաղադրիչը պայմանականորեն համարվում է որպես ռեագենտ.

Փոխարինման ռեակցիաներ

Փոխարինման ռեակցիաներ- սրանք ռեակցիաներ են, որոնք հանգեցնում են սկզբնական մոլեկուլի (սուբստրատի) մեկ ատոմի կամ ատոմների խմբի փոխարինմանը այլ ատոմներով կամ ատոմների խմբերով:

Փոխարինման ռեակցիաները ներառում են հագեցած և անուշաբույր միացություններ, ինչպիսիք են ալկանները, ցիկլոալկանները կամ արենները: Բերենք նման արձագանքների օրինակներ։

Լույսի ազդեցության տակ մեթանի մոլեկուլում ջրածնի ատոմները կարող են փոխարինվել հալոգենի ատոմներով, օրինակ՝ քլորի ատոմներով.

Ջրածինը հալոգենով փոխարինելու մեկ այլ օրինակ է բենզոլի փոխակերպումը բրոմբենզոլի.

Այս ռեակցիայի հավասարումը կարելի է տարբեր կերպ գրել.

Գրելու այս ձևով ռեակտիվները, կատալիզատորը և ռեակցիայի պայմանները գրված են սլաքի վերևում, իսկ անօրգանական ռեակցիայի արտադրանքները՝ դրա տակ։

Ռեակցիաների արդյունքում Օրգանական նյութերում փոխարինումները ձևավորվում են ոչ պարզ և բարդ նյութեր, ինչպես անօրգանական քիմիայում, և երկու բարդ նյութեր.

Ավելացման ռեակցիաներ

Ավելացման ռեակցիաներ- սրանք ռեակցիաներ են, որոնց արդյունքում արձագանքող նյութերի երկու կամ ավելի մոլեկուլներ միավորվում են մեկի մեջ:

Չհագեցած միացությունները, ինչպիսիք են ալկենները կամ ալկինները, ենթարկվում են ավելացման ռեակցիաների։ Կախված նրանից, թե որ մոլեկուլն է հանդես գալիս որպես ռեագենտ, առանձնանում են հիդրոգենացման (կամ նվազեցման), հալոգենացման, հիդրոհալոգենացման, հիդրացման և հավելման այլ ռեակցիաներ։ Նրանցից յուրաքանչյուրը պահանջում է որոշակի պայմաններ.

1.Հիդրոգենացում- բազմակի կապի միջոցով ջրածնի մոլեկուլի ավելացման ռեակցիա.

2. Հիդրոհալոգենացում- հալոգենաջրածնի ավելացման ռեակցիա (հիդրոքլորացում).

3. Հալոգենացում- հալոգենի ավելացման ռեակցիա.

4.Պոլիմերացում- հավելման ռեակցիայի հատուկ տեսակ, որի ժամանակ փոքր մոլեկուլային քաշ ունեցող նյութի մոլեկուլները միանում են միմյանց՝ ձևավորելով շատ բարձր մոլեկուլային քաշ ունեցող նյութի մոլեկուլներ՝ մակրոմոլեկուլներ:

Պոլիմերացման ռեակցիաները ցածր մոլեկուլային քաշի նյութի (մոնոմերի) բազմաթիվ մոլեկուլների միացման գործընթացներ են պոլիմերի մեծ մոլեկուլների (մակրոմոլեկուլների) մեջ։

Պոլիմերացման ռեակցիայի օրինակ է էթիլենից (էթենից) պոլիէթիլենի արտադրությունը ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և ռադիկալ պոլիմերացման նախաձեռնող Ռ.

Օրգանական միացություններին առավել բնորոշ կովալենտային կապը ձևավորվում է ատոմային ուղեծրերի համընկնման և ընդհանուր էլեկտրոնային զույգերի առաջացման ժամանակ։ Սրա արդյունքում ձևավորվում է երկու ատոմների համար ընդհանուր ուղեծիր, որի մեջ գտնվում է ընդհանուր էլեկտրոնային զույգ։ Երբ կապը կոտրվում է, այս ընդհանուր էլեկտրոնների ճակատագիրը կարող է տարբեր լինել:

Ռեակտիվ մասնիկների տեսակները

Մի ատոմին պատկանող չզույգացված էլեկտրոն ունեցող ուղեծրը կարող է համընկնել մեկ այլ ատոմի ուղեծրի հետ, որը նույնպես պարունակում է չզույգված էլեկտրոն: Այս դեպքում կովալենտային կապ է ձևավորվում փոխանակման մեխանիզմի համաձայն.

Կովալենտային կապի ձևավորման փոխանակման մեխանիզմը իրականացվում է, եթե տարբեր ատոմներին պատկանող չզույգված էլեկտրոններից առաջանում է ընդհանուր էլեկտրոնային զույգ։

Փոխանակման մեխանիզմով կովալենտային կապի առաջացմանը հակառակ գործընթացը կապի ճեղքումն է, որի ժամանակ յուրաքանչյուր ատոմի համար կորչում է մեկ էլեկտրոն (): Սրա արդյունքում ձևավորվում են երկու չլիցքավորված մասնիկներ՝ ունենալով չզույգված էլեկտրոններ.

Նման մասնիկները կոչվում են ազատ ռադիկալներ:

Ազատ ռադիկալներ- ատոմներ կամ ատոմների խմբեր, որոնք ունեն չզույգված էլեկտրոններ.

Ազատ ռադիկալների ռեակցիաներ- սրանք ռեակցիաներ են, որոնք տեղի են ունենում ազատ ռադիկալների ազդեցության տակ և մասնակցությամբ:

Անօրգանական քիմիայի ընթացքում դրանք ջրածնի ռեակցիաներն են թթվածնի, հալոգենների և այրման ռեակցիաների հետ։ Այս տեսակի ռեակցիաները բնութագրվում են բարձր արագությամբ և մեծ քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ:

Կովալենտային կապ կարող է ձևավորվել նաև դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմով։ Ատոմի (կամ անիոնի) ուղեծրերից մեկը, որն ունի միայնակ զույգ էլեկտրոններ, համընկնում է մեկ այլ ատոմի (կամ կատիոնի) չզբաղված ուղեծրի հետ, որն ունի չզբաղված ուղեծր, և ձևավորվում է կովալենտային կապ, օրինակ.

Կովալենտային կապի խզումը հանգեցնում է դրական և բացասական լիցքավորված մասնիկների ձևավորմանը (); քանի որ այս դեպքում ընդհանուր էլեկտրոնային զույգի երկու էլեկտրոններն էլ մնում են ատոմներից մեկի հետ, մյուս ատոմն ունի չլրացված ուղեծր.

Դիտարկենք թթուների էլեկտրոլիտիկ տարանջատումը.

Հեշտությամբ կարելի է կռահել, որ մասնիկը, որն ունի R:-, այսինքն՝ բացասական լիցքավորված իոն էլեկտրոնների միայնակ զույգ, ձգվելու է դեպի դրական լիցքավորված ատոմներ կամ դեպի այն ատոմները, որոնց վրա կա առնվազն մասնակի կամ արդյունավետ դրական լիցք:
Էլեկտրոնների միայնակ զույգերով մասնիկները կոչվում են նուկլեոֆիլ նյութեր (միջուկը- «միջուկ», ատոմի դրական լիցքավորված մաս), այսինքն՝ միջուկի «ընկերներ», դրական լիցք:

Նուկլեոֆիլներ(Նու) - անիոններ կամ մոլեկուլներ, որոնք ունեն էլեկտրոնների միայնակ զույգ, որոնք փոխազդում են արդյունավետ դրական լիցք ունեցող մոլեկուլների մասերի հետ:

Նուկլեոֆիլների օրինակներ՝ Cl - (քլորիդ իոն), OH - (հիդրօքսիդ անիոն), CH 3 O - (մեթօքսիդ անիոն), CH 3 COO - (ացետատ անիոն):

Այն մասնիկները, որոնք ունեն չլցված ուղեծիր, ընդհակառակը, հակված կլինեն լրացնել այն և, հետևաբար, ձգվելու են դեպի մոլեկուլների այն մասերը, որոնք ունեն էլեկտրոնային խտության բարձրացում, բացասական լիցք և միայնակ էլեկտրոնային զույգ: Նրանք էլեկտրոֆիլներ են, էլեկտրոնի «ընկերներ», բացասական լիցք կամ էլեկտրոնների խտության բարձրացում ունեցող մասնիկներ։

Էլեկտրոֆիլներ- կատիոններ կամ մոլեկուլներ, որոնք ունեն չլրացված էլեկտրոնային ուղեծր, որոնք հակված են այն լցնել էլեկտրոններով, քանի որ դա հանգեցնում է ատոմի ավելի բարենպաստ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայի:

Ոչ մի մասնիկ էլեկտրոֆիլ չէ չլրացված ուղեծրով: Օրինակ, ալկալիական մետաղների կատիոնները ունեն իներտ գազերի կոնֆիգուրացիա և հակված չեն էլեկտրոններ ձեռք բերելու, քանի որ ունեն ցածր էլեկտրոնների հարաբերակցությունը.
Այստեղից կարելի է եզրակացնել, որ չնայած չլցված ուղեծրի առկայությանը, նման մասնիկները էլեկտրոֆիլներ չեն լինի։

Հիմնական ռեակցիայի մեխանիզմները

Բացահայտվել են արձագանքող մասնիկների երեք հիմնական տեսակ՝ ազատ ռադիկալներ, էլեկտրոֆիլներ, նուկլեոֆիլներ և երեք համապատասխան տեսակի ռեակցիայի մեխանիզմներ.

• ազատ ռադիկալ;
• էլեկտրոֆիլ;
• զրոյաֆիլ.

Ի լրումն ռեակցիաների դասակարգման՝ ըստ արձագանքող մասնիկների տեսակի, օրգանական քիմիայում մոլեկուլների բաղադրության փոփոխման սկզբունքի համաձայն տարբերվում են ռեակցիաների չորս տեսակ՝ ավելացում, փոխարինում, անջատում կամ վերացում (անգլերենից. դեպի վերացնել- հեռացնել, բաժանել) և վերադասավորումներ: Քանի որ հավելումը և փոխարինումը կարող են տեղի ունենալ բոլոր երեք տեսակի ռեակտիվ տեսակների ազդեցության տակ, կարելի է առանձնացնել մի քանիսը հիմնականռեակցիաների մեխանիզմները.

Բացի այդ, մենք կդիտարկենք վերացման ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում նուկլեոֆիլային մասնիկների՝ հիմքերի ազդեցության տակ։
6. Վերացում:

Ալկենների (չհագեցած ածխաջրածինների) տարբերակիչ հատկանիշը հավելման ռեակցիաների ենթարկվելու նրանց կարողությունն է։ Այս ռեակցիաների մեծ մասն ընթանում է էլեկտրաֆիլային ավելացման մեխանիզմով։

Հիդրոհալոգենացում (հալոգենի ավելացում ջրածին):

Երբ ալկենին ավելացվում է ջրածնի հալոգեն ջրածինը ավելացնում է ավելի ջրածինին ածխածնի ատոմ, այսինքն՝ այն ատոմը, որտեղ ավելի շատ ատոմներ կան ջրածինը, իսկ հալոգենը՝ ավելի քիչ հիդրոգենացված.

Այն ձևավորվում է ատոմային ուղեծրերի համընկնման և ընդհանուր էլեկտրոնային զույգերի առաջացման ժամանակ։ Սրա արդյունքում ձևավորվում է երկու ատոմների համար ընդհանուր ուղեծիր, որը պարունակում է էլեկտրոնների ընդհանուր զույգ։ Երբ կապը կոտրվում է, այս ընդհանուր էլեկտրոնների ճակատագիրը կարող է տարբեր լինել:

Կովալենտային կապի ձևավորման փոխանակման մեխանիզմ. Հոմոլիտիկ կապի ճեղքվածք

Մի ատոմին պատկանող չզույգացված էլեկտրոն ունեցող ուղեծրը կարող է համընկնել մեկ այլ ատոմի ուղեծրի հետ, որը նույնպես պարունակում է չզույգված էլեկտրոն: Այս դեպքում կովալենտային կապ է ձևավորվում փոխանակման մեխանիզմի համաձայն.

N· + ·N -> N: N, կամ N-N

Կովալենտային կապի ձևավորման փոխանակման մեխանիզմը իրականացվում է, եթե տարբեր ատոմներին պատկանող չզույգված էլեկտրոններից առաջանում է ընդհանուր էլեկտրոնային զույգ։

Փոխանակման մեխանիզմով կովալենտային կապի առաջացմանը հակառակ պրոցեսը կապի ճեղքն է, որի ժամանակ յուրաքանչյուր ատոմի համար կորչում է մեկ էլեկտրոն։ Սրա արդյունքում ձևավորվում են երկու չլիցքավորված մասնիկներ՝ ունենալով չզույգված էլեկտրոններ.

Նման մասնիկները կոչվում են ազատ ռադիկալներ:

Ազատ ռադիկալներ- ատոմներ կամ ատոմների խմբեր, որոնք ունեն չզույգված էլեկտրոններ.

Կովալենտային կապի ճեղքման մեխանիզմը, որում ձևավորվում են ազատ ռադիկալներ, կոչվում է հեմոլիտիկ կամ հոմոլիզ (հոմո - նույնական, այսինքն. կապի այս տեսակը հանգեցնում է նույնական մասնիկների ձևավորմանը):

Ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում ազատ ռադիկալների ազդեցության տակ և մասնակցությամբ, կոչվում են ազատ ռադիկալների ռեակցիաներ.

Հիդրօքսիլ անիոնը ձգվում է դեպի ածխածնի ատոմը (հարձակվում է ածխածնի ատոմի վրա), որի վրա կենտրոնացած է մասնակի դրական լիցքը և փոխարինում է բրոմին, ավելի ճիշտ՝ բրոմիդի անիոնին։

1-քլորոպրոպանի մոլեկուլում C-Cl կապի էլեկտրոնային զույգը տեղափոխվում է դեպի քլորի ատոմ՝ ավելի մեծ էլեկտրաբացասականության պատճառով։ Այս դեպքում ածխածնի ատոմը, որը ստացել է մասնակի դրական լիցք (§+), էլեկտրոններ է վերցնում կապված ածխածնի ատոմից, որն էլ իր հերթին հետևյալից.

Այսպիսով, ինդուկտիվ ազդեցությունը փոխանցվում է շղթայի միջոցով, բայց արագ մարում է. այն գործնականում չի նկատվում երեք st-միացումներից հետո:

Դիտարկենք ևս մեկ ռեակցիա՝ բրոմաջրածնի ավելացումը էթենին.

CH2=CH2 + HBr -> CH3-CH2Br

Այս ռեակցիայի սկզբնական փուլում մի քանի կապ պարունակող մոլեկուլին ավելացվում է ջրածնի կատիոն.

CH2=CH2 + H+ -> CH2-CH3

n կապի էլեկտրոնները տեղափոխվել են մեկ ածխածնի ատոմ, իսկ հարեւանն ունեցել է դրական լիցք՝ չլցված ուղեծր։

Նման մասնիկների կայունությունը որոշվում է նրանով, թե որքանով է փոխհատուցվում ածխածնի ատոմի դրական լիցքը։ Այս փոխհատուցումը տեղի է ունենում a- կապի էլեկտրոնային խտության փոփոխության պատճառով դեպի դրական լիցքավորված ածխածնի ատոմ, այսինքն՝ դրական ինդուկտիվ էֆեկտ (+1):

Ատոմների խումբը, տվյալ դեպքում մեթիլ խումբը, որից վերցվում է էլեկտրոնային խտությունը, ունի դոնորային ազդեցություն, որը նշվում է +1։

Մեզոմերիկ ազդեցություն. Կա ևս մեկ եղանակ, որով որոշ ատոմներ կամ խմբեր ազդում են մյուսների վրա՝ մեզոմերական էֆեկտը կամ խոնարհման էֆեկտը:

Դիտարկենք 1,3 բութադիենի մոլեկուլը.

CH2=CH CH=CH2

Պարզվում է, որ այս մոլեկուլի կրկնակի կապերը միայն երկու կրկնակի կապեր չեն։ Քանի որ դրանք մոտ են, համընկնում է Պ- կապերը ներառված են հարևան երկակի կապերում, և ածխածնի բոլոր չորս ատոմների համար ձևավորվում է ընդհանուր կապ Պ-էլեկտրոնային ամպ. Այս դեպքում համակարգը (մոլեկուլը) դառնում է ավելի կայուն։ Այս երեւույթը կոչվում է խոնարհում (այս դեպքում Պ - Պ- զուգավորում):

Լրացուցիչ համընկնումը, n-պարտատոմսերի խոնարհումը, որոնք առանձնացված են մեկ օ-պարտատոմսով, հանգեցնում է դրանց «միջինացման»: Կենտրոնական պարզ կապը ստանում է մասնակի «կրկնակի» բնույթ, դառնում է ավելի ու ավելի կարճ, իսկ կրկնակի կապերը որոշակիորեն թուլանում և երկարանում են։

Խոնարհման մեկ այլ օրինակ է կրկնակի կապի ազդեցությունն այն ատոմի վրա, որն ունի միայնակ զույգ էլեկտրոններ:

Այսպիսով, օրինակ, երբ կարբոքսիլաթթուն տարանջատվում է, միայնակ էլեկտրոնային զույգը մնում է թթվածնի ատոմի վրա.

Սա հանգեցնում է տարանջատման ժամանակ ձևավորված անիոնի կայունության բարձրացման և թթվի ուժի բարձրացման։

Էլեկտրոնների խտության տեղաշարժը խոնարհված համակարգերում, որոնք ներառում են n-կապեր կամ միայնակ էլեկտրոնային զույգեր, կոչվում է մեզոմերային էֆեկտ (M):

Հիմնական ռեակցիայի մեխանիզմները

Մենք առանձնացրել ենք արձագանքող մասնիկների երեք հիմնական տեսակ՝ ազատ ռադիկալներ, էլեկտրոֆիլներ, նուկլեոֆիլներ և ռեակցիայի մեխանիզմների երեք համապատասխան տեսակներ.

Ազատ ռադիկալներ;
էլեկտրոֆիլ;
նուկլեոֆիլ.

Ի լրումն ռեակցիաների դասակարգման՝ ըստ արձագանքող մասնիկների տեսակի, օրգանական քիմիայում կան չորս տեսակի ռեակցիաներ, որոնք հիմնված են մոլեկուլների կազմի փոփոխության սկզբունքի վրա՝ ավելացում, փոխարինում, վերացում կամ վերացում (անգլերենից վերացնել՝ հեռացնել, բաժանել անջատված), և վերադասավորում: Քանի որ հավելումը և փոխարինումը կարող են տեղի ունենալ բոլոր երեք տեսակի ռեակտիվ մասնիկների ազդեցության տակ, կարելի է առանձնացնել մի քանի հիմնական ռեակցիայի մեխանիզմներ:

Բացի այդ, մենք կդիտարկենք վերացման ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում նուկլեոֆիլ մասնիկների՝ հիմքերի ազդեցության տակ։

1. Որո՞նք են կովալենտային կապի հոմոլիտիկ և հետերոլիտիկ ճեղքերը: Կովալենտային կապի առաջացման ո՞ր մեխանիզմներին են դրանք բնորոշ.

2. Ի՞նչ են կոչվում էլեկտրոֆիլներ և նուկլեոֆիլներ: Բերեք դրանց օրինակները:

3. Որո՞նք են տարբերությունները մեզոմերային և ինդուկտիվ էֆեկտների միջև: Ինչպե՞ս են այս երևույթները ցույց տալիս օրգանական միացությունների կառուցվածքի մասին Ա.

4. Ինդուկտիվ և մեզոմերական էֆեկտների հասկացությունների լույսի ներքո դիտարկենք ատոմների փոխադարձ ազդեցությունը մոլեկուլներում.

Ձեր եզրակացությունները հաստատեք քիմիական ռեակցիաների հավասարումների օրինակներով:

Դասի բովանդակությունը դասի նշումներաջակցող շրջանակային դասի ներկայացման արագացման մեթոդներ ինտերակտիվ տեխնոլոգիաներ Պրակտիկա առաջադրանքներ և վարժություններ ինքնաստուգման սեմինարներ, թրեյնինգներ, դեպքեր, քվեստներ տնային առաջադրանքների քննարկման հարցեր հռետորական հարցեր ուսանողներից Նկարազարդումներ աուդիո, տեսահոլովակներ և մուլտիմեդիալուսանկարներ, նկարներ, գրաֆիկա, աղյուսակներ, դիագրամներ, հումոր, անեկդոտներ, կատակներ, կոմիքսներ, առակներ, ասացվածքներ, խաչբառեր, մեջբերումներ Հավելումներ վերացականներհոդվածների հնարքներ հետաքրքրասեր օրորոցների համար դասագրքեր հիմնական և տերմինների լրացուցիչ բառարան այլ Դասագրքերի և դասերի կատարելագործումուղղել դասագրքի սխալներըԴասագրքի հատվածի թարմացում, դասում նորարարության տարրեր, հնացած գիտելիքների փոխարինում նորերով. Միայն ուսուցիչների համար կատարյալ դասերտարվա օրացուցային պլան, մեթոդական առաջարկություններ, քննարկման ծրագիր Ինտեգրված դասեր

CH 3 -CH 3 + Cl 2 – (hv) ---- CH 3 -CH 2 Cl + HCl

C 6 H 5 CH 3 + Cl 2 --- 500 C --- C 6 H 5 CH 2 Cl + HCl

Ավելացման ռեակցիաներ

Նման ռեակցիաները բնորոշ են բազմաթիվ (կրկնակի կամ եռակի) կապեր պարունակող օրգանական միացություններին։ Այս տեսակի ռեակցիաները ներառում են ալկեններին և ալկիններին հալոգենների, ջրածնի հալոգենիդների և ջրի ավելացման ռեակցիաները

CH3 -CH=CH2 + HCl ---- CH3 -CH(Cl)-CH3

Վերացման ռեակցիաներ

Սրանք ռեակցիաներ են, որոնք հանգեցնում են բազմաթիվ կապերի առաջացման: Ջրածնի հալոգենիդները և ջուրը վերացնելիս նկատվում է ռեակցիայի որոշակի ընտրողականություն, որը նկարագրված է Զայցևի կանոնով, ըստ որի ածխածնի ատոմից հեռացվում է ջրածնի ատոմը, որտեղ կան ավելի քիչ ջրածնի ատոմներ։ Օրինակ ռեակցիա

CH3-CH(Cl)-CH 2 -CH 3 + KOH →CH 3 -CH=CH-CH 3 + HCl

Պոլիմերացում և պոլիկոնդենսացիա

n(CH 2 =CHCl)  (-CH 2 -CHCl)n

Redox

Օքսիդատիվ ռեակցիաներից ամենաինտենսիվը այրումն է, որը բնորոշ է օրգանական միացությունների բոլոր դասերին։ Այս դեպքում, կախված այրման պայմաններից, ածխածինը օքսիդացվում է C (մուր), CO կամ CO 2, իսկ ջրածինը վերածվում է ջրի։ Այնուամենայնիվ, օրգանական քիմիկոսների համար մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում օքսիդացման ռեակցիաները, որոնք իրականացվում են շատ ավելի մեղմ պայմաններում, քան այրումը: Օգտագործված օքսիդացնող նյութեր. Br2-ի լուծույթները ջրի մեջ կամ Cl2-ի լուծույթները CCl4-ում; KMnO 4 ջրի կամ նոսր թթվի մեջ; պղնձի օքսիդ; թարմ նստեցված արծաթի (I) կամ պղնձի (II) հիդրօքսիդներ:

3C 2 H 2 + 8KMnO 4 +4H 2 O→3HOOC-COOH + 8MnO 2 + 8KOH

Էսթերիֆիկացում (և դրա հակադարձ հիդրոլիզի ռեակցիան)

R 1 COOH + HOR 2 H+  R 1 COOR 2 + H 2 O

Cycloaddition

Y R Y-R

‖ + ‖ → ǀ ǀ

R Y R-Y

‖ + →

11. Օրգանական ռեակցիաների դասակարգումն ըստ մեխանիզմի. Օրինակներ.

Ռեակցիայի մեխանիզմը ներառում է քիմիական ռեակցիաների մանրամասն քայլ առ քայլ նկարագրություն: Միաժամանակ սահմանվում է, թե որ կովալենտային կապերն են կոտրված, ինչ հերթականությամբ և ինչ ձևով։ Մանրակրկիտ նկարագրված է նաև ռեակցիայի ընթացքում նոր կապերի ձևավորումը։ Ռեակցիայի մեխանիզմը դիտարկելիս առաջին հերթին ուշադրություն դարձրեք արձագանքող մոլեկուլում կովալենտային կապի խզման եղանակին։ Նման երկու ճանապարհ կա. հոմոլիտիկ և հետերոլիտիկ:

Արմատական ​​ռեակցիաներշարունակվում է կովալենտային կապի հոմոլիտիկ (արմատական) ճեղքվածքով.

Ոչ բևեռային կամ ցածր բևեռային կովալենտային կապերը (C–C, N–N, C–H) ենթարկվում են ռադիկալ ճեղքման բարձր ջերմաստիճաններում կամ լույսի ազդեցության տակ։ CH 3 ռադիկալի ածխածինը ունի 7 արտաքին էլեկտրոն (CH 4-ում կայուն օկտետ թաղանթի փոխարեն): Ռադիկալները անկայուն են, նրանք հակված են գրավելու բացակայող էլեկտրոնը (մինչև զույգ կամ մինչև օկտետ): Կայուն արտադրանքի ձևավորման ուղիներից մեկը դիմերացումն է (երկու ռադիկալների համադրություն).

CH 3 + CH 3 CH 3 : CH 3,

N + N N : Ն.

Արմատական ​​ռեակցիաներ - սրանք են, օրինակ, ալկանների քլորացման, բրոմացման և նիտրացման ռեակցիաները.

Իոնային ռեակցիաներ առաջանում են հետերոլիտիկ կապի ճեղքումով: Այս դեպքում միջանկյալ ձևավորվում են կարճատև օրգանական իոններ՝ կարբոկատիոններ և կարբանիոններ, որոնք լիցք ունեն ածխածնի ատոմի վրա։ Իոնային ռեակցիաներում կապող էլեկտրոնային զույգը չի բաժանվում, այլ ամբողջությամբ անցնում է ատոմներից մեկին՝ այն վերածելով անիոնի.

Ուժեղ բևեռային (H–O, C–O) և հեշտությամբ բևեռացվող (C–Br, C–I) կապերը հակված են հետերոլիտիկ ճեղքման։

Տարբերել նուկլեոֆիլային ռեակցիաներ (նուկլեոֆիլ– փնտրում է միջուկը, էլեկտրոնների պակաս ունեցող տեղ) և էլեկտրոֆիլ ռեակցիաներ (էլեկտրոֆիլ- էլեկտրոնների որոնում): Հայտարարությունը, որ որոշակի ռեակցիան նուկլեոֆիլ է կամ էլեկտրոֆիլ, միշտ վերաբերում է ռեագենտին: Ռեակտիվ– ավելի պարզ կառուցվածքով ռեակցիային մասնակցող նյութ. Ենթաշերտ– ավելի բարդ կառուցվածքով մեկնարկային նյութ: Արտագնա խումբփոխարինելի իոն է, որը կապված է ածխածնի հետ: Ռեակցիայի արտադրանք– նոր ածխածին պարունակող նյութ (գրված է ռեակցիայի հավասարման աջ կողմում):

TO նուկլեոֆիլ ռեակտիվներ(նուկլեոֆիլները) ներառում են բացասական լիցքավորված իոններ, էլեկտրոնների միայնակ զույգերով միացություններ, ածխածին-ածխածին կրկնակի կապերով միացություններ։ TO էլեկտրոֆիլ ռեակտիվներ(էլեկտրոֆիլներ) ներառում են դրական լիցքավորված իոններ, չլիցքավորված էլեկտրոնային թաղանթներով միացություններ (AlCl 3, BF 3, FeCl 3), կարբոնիլ խմբերով միացություններ, հալոգեններ։ Էլեկտրոֆիլները ցանկացած ատոմ, մոլեկուլ կամ իոն է, որն ընդունակ է ավելացնել զույգ էլեկտրոններ նոր կապի ձևավորման գործընթացում: Իոնային ռեակցիաների շարժիչ ուժը հակադիր լիցքավորված իոնների կամ տարբեր մոլեկուլների բեկորների փոխազդեցությունն է մասնակի լիցքով (+ և –):

Տարբեր տեսակի իոնային ռեակցիաների օրինակներ.

Նուկլեոֆիլային փոխարինում :

Էլեկտրաֆիլային փոխարինում :

Նուկլեոֆիլային հավելում (CN – նախ ավելացվում է, ապա H +):

Էլեկտրաֆիլային միացում (Սկզբում ավելացվում է H +, ապա X –):

Նուկլեոֆիլների (հիմքերի) գործողությամբ վերացում. :

Գործողության արդյունքում վերացում էլեկտրոֆիլներ (թթուներ) :

Պարամետրի անվանումը	Իմաստը
Հոդվածի թեման.	Օրգանական ռեակցիաների մեխանիզմներ
Ռուբրիկա (թեմատիկ կատեգորիա)	Կրթություն

Ռեակցիաների դասակարգում

Կան չորս հիմնական տեսակի ռեակցիաներ, որոնցում մասնակցում են օրգանական միացությունները՝ փոխարինում (տեղաշարժում), ավելացում, վերացում (վերացում), վերադասավորումներ։

3.1 Փոխարինման ռեակցիաներ

Առաջին տիպի ռեակցիաներում փոխարինումը սովորաբար տեղի է ունենում ածխածնի ատոմում, սակայն փոխարինված ատոմը պետք է լինի ջրածնի ատոմ կամ որևէ այլ ատոմ կամ ատոմների խումբ։ Էլեկտրաֆիլային փոխարինման ժամանակ ջրածնի ատոմը ամենից հաճախ փոխարինվում է. Օրինակ՝ դասական անուշաբույր փոխարինումը.

Նուկլեոֆիլային փոխարինման դեպքում ամենից հաճախ փոխարինվում է ոչ թե ջրածնի ատոմը, այլ այլ ատոմները, օրինակ.

NC - + R−Br → NC−R +BR -

3.2 Ավելացման ռեակցիաներ

Ավելացման ռեակցիաները կարող են լինել նաև էլեկտրոֆիլ, նուկլեոֆիլ կամ արմատական՝ կախված գործընթացն սկսող տեսակների տեսակից: Սովորական ածխածին-ածխածին կրկնակի կապերին կցումը սովորաբար առաջանում է էլեկտրոֆիլով կամ ռադիկալով: Օրինակ, HBr-ի ավելացումը

կարող է սկսվել կրկնակի կապի հարձակումից H+ պրոտոնի կամ Br· արմատականի կողմից:

3.3 Վերացման ռեակցիաներ

Վերացման ռեակցիաները, ըստ էության, հավելման ռեակցիաների հակառակն են. Նման ռեակցիայի ամենատարածված տեսակը ջրածնի ատոմի և մեկ այլ ատոմի կամ խմբի հեռացումն է հարևան ածխածնի ատոմներից՝ ալկեններ ձևավորելու համար.

3.4 Վերադասավորման ռեակցիաներ

Վերադասավորումները կարող են տեղի ունենալ նաև միջանկյալ միացությունների միջոցով, որոնք կատիոններ, անիոններ կամ ռադիկալներ են. Ամենից հաճախ այդ ռեակցիաները տեղի են ունենում կարբոկացիաների կամ էլեկտրոնների պակաս ունեցող այլ մասնիկների առաջացման հետ: Վերադասավորումները կարող են ներառել ածխածնային կմախքի զգալի վերակառուցում: Նման ռեակցիաներում ինքնին վերադասավորման քայլին հաճախ հաջորդում են փոխարինման, ավելացման կամ վերացման քայլերը, որոնք հանգեցնում են կայուն վերջնական արտադրանքի ձևավորմանը:

Քիմիական ռեակցիայի մանրամասն նկարագրությունը ըստ փուլերի սովորաբար կոչվում է մեխանիզմ: Էլեկտրոնային տեսանկյունից քիմիական ռեակցիայի մեխանիզմը հասկացվում է որպես մոլեկուլներում կովալենտային կապերի խզման մեթոդ և վիճակների հաջորդականություն, որոնց միջով անցնում են արձագանքող նյութերը մինչև ռեակցիայի արտադրանք դառնալը:

4.1 Ազատ ռադիկալների ռեակցիաներ

Ազատ ռադիկալների ռեակցիաները քիմիական գործընթացներ են, որոնցում մասնակցում են չզույգված էլեկտրոններով մոլեկուլներ։ Ազատ ռադիկալների ռեակցիաների որոշ ասպեկտներ եզակի են՝ համեմատած այլ տեսակի ռեակցիաների հետ։ Հիմնական տարբերությունն այն է, որ ազատ ռադիկալների շատ ռեակցիաներ շղթայական ռեակցիաներ են: Սա նշանակում է, որ գոյություն ունի մեխանիզմ, որով շատ մոլեկուլներ վերածվում են արտադրանքի՝ կրկնվող գործընթացի միջոցով, որը սկսվել է մեկ ռեակտիվ տեսակի ստեղծմամբ: Տիպիկ օրինակը պատկերված է հետևյալ հիպոթետիկ մեխանիզմի միջոցով.

Այն փուլը, որում առաջանում է ռեակցիայի միջանկյալ նյութը, այս դեպքում՝ A·, սովորաբար կոչվում է սկիզբ: Այս փուլը տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճաններում, ուլտրամանուշակագույն կամ պերօքսիդների ազդեցության տակ, ոչ բևեռային լուծիչներում: Այս օրինակի հաջորդ չորս հավասարումները կրկնում են երկու ռեակցիաների հաջորդականությունը. դրանք ներկայացնում են շղթայի զարգացման փուլը: Շղթայական ռեակցիաները բնութագրվում են շղթայի երկարությամբ, որը համապատասխանում է յուրաքանչյուր մեկնարկային փուլի զարգացման փուլերի քանակին: Երկրորդ փուլը տեղի է ունենում միացության միաժամանակյա սինթեզով և նոր ռադիկալի ձևավորմամբ, որը շարունակում է փոխակերպումների շղթան։ Վերջին քայլը շղթայի ավարտման քայլն է, որը ներառում է ցանկացած ռեակցիա, որի ժամանակ շղթայի առաջընթացի համար անհրաժեշտ ռեակցիայի միջանկյալներից մեկը ոչնչացվում է: Որքան շատ է շղթայի դադարեցման փուլերը, այնքան ավելի կարճ է դառնում շղթայի երկարությունը:

Ազատ ռադիկալների ռեակցիաները տեղի են ունենում. 2) արգելակվում է ազատ ռադիկալների հետ հեշտությամբ արձագանքող նյութերով. 3) առաջանում են ոչ բևեռային լուծիչներում կամ գոլորշիների փուլում. 4) հաճախ ունենում են ավտոկատալիտիկ և ինդուկցիոն շրջան մինչև ռեակցիայի մեկնարկը. 5) կինետիկորեն դրանք շղթայական են.

Արմատական ​​փոխարինման ռեակցիաները բնորոշ են ալկաններին, իսկ արմատական ​​ավելացման ռեակցիաները՝ ալկեններին և ալկիններին։

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

CH 3 -CH=CH 2 + HBr → CH 3 -CH 2 -CH 2 Br

CH 3 -C≡CH + HCl → CH 3 -CH=CHCl

Ազատ ռադիկալների միացումը միմյանց հետ և շղթայի դադարեցումը տեղի է ունենում հիմնականում ռեակտորի պատերին։

4.2 Իոնային ռեակցիաներ

Ռեակցիաները, որոնցում դա տեղի է ունենում հետերոլիտիկկապերի խզումը և իոնային տիպի միջանկյալ մասնիկների առաջացումը կոչվում են իոնային ռեակցիաներ։

Իոնային ռեակցիաները տեղի են ունենում. 2) չեն ազդում ազատ ռադիկալների մաքրող նյութերից. 3) լուծիչի բնույթն ազդում է ռեակցիայի ընթացքի վրա. 4) հազվադեպ են առաջանում գոլորշիների փուլում. 5) կինետիկորեն դրանք հիմնականում առաջին կամ երկրորդ կարգի ռեակցիաներ են:

Կախված մոլեկուլի վրա գործող ռեագենտի բնույթից, իոնային ռեակցիաները բաժանվում են էլեկտրոֆիլԵվ նուկլեոֆիլ. Նուկլեոֆիլ փոխարինման ռեակցիաները բնորոշ են ալկիլ և արիլ հալոգենիդներին,

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

էլեկտրոֆիլ փոխարինում – կատալիզատորների առկայության դեպքում ալկանների համար

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH (CH 3) -CH 2 -CH 3

և ասպարեզներ:

C 6 H 6 + HNO 3 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

Ալկեններին բնորոշ են էլեկտրաֆիլային ավելացման ռեակցիաները

CH 3 -CH=CH 2 + Br 2 → CH 3 -CHBr-CH 2 Br

և ալկիններ,

CH≡CH + Cl 2 → CHCl=CHCl

նուկլեոֆիլ հավելում – ալկինների համար։

CH 3 -C≡CH + C 2 H 5 OH + NaOH → CH 3 -C(OC 2 H 5) = CH 2

Օրգանական ռեակցիաների մեխանիզմներ - հասկացություն և տեսակներ: «Օրգանական ռեակցիաների մեխանիզմներ» կատեգորիայի դասակարգումը և առանձնահատկությունները 2017, 2018 թ.