ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციებში ყველაზე აქტიური უნდა იყოს ჰალოალკანები RF, RCl, RBrდა რ.ი.რადგან მათ მოლეკულებში, ჩანაცვლებისას, სტაბილურიჯგუფის ანიონის დატოვება X¯, რომელიც არის ერთ-ერთი ჰალოგენური იონი, ანუ ძლიერი მჟავის ანიონი. ამას ადასტურებს ჰალოგენის ატომების ჰალოალკანებში ჩანაცვლების მრავალი მაგალითი, მაგალითად, ჰიდროქსი, ალკოქსი, ამინო, ციანო და ნიტრო ჯგუფები. პირიქით, ამინებს უნდა ჰქონდეთ ყველაზე ნაკლები რეაქტიულობა, რადგან ამიაკი და ამინები არის ძალიან სუსტი მჟავები და, შესაბამისად, მათი კონიუგატური ფუძეები, ანუ ანიონები. NH2,¯ NHR,¯ NR 2ძალიან რეაქტიული და, შესაბამისად, არასტაბილური (ადვილად ამაგრებს პროტონს). ალკოჰოლებში ჰიდროქსილის ჯგუფი ასევე შეიძლება შეიცვალოს ბევრ ნუკლეოფილთან რეაქციებში, თუმცა უფრო მძიმე პირობებში. ალკოქსი ჯგუფის შეცვლა კიდევ უფრო რთულია. ჰიდროქსილისა და ალკოქსის ჯგუფები იცვლება მხოლოდ მჟავე გარემოში, რომელშიც გამომავალი ნაწილაკი არის არა ანიონი, არამედ მოლეკულა (შესაბამისად, წყალი ან ალკოჰოლი). ამინო ჯგუფი საკმარისად მდგრადია ჩანაცვლების მიმართ, მისი ნუკლეოფილური ჩანაცვლების შემთხვევები იშვიათია, რეაქციები მიმდინარეობს ძალიან მძიმე პირობებში და მხოლოდ ამონიუმის მარილებზე. ამ მიზეზით, ყველაზე ფართო სპექტრი ს ნ-ჰალოალკანების რეაქციები (თ. 3.2).
ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები ზე sp 3-ჰიბრიდირებული ნახშირბადის ატომი ყველაზე შესწავლილია ორგანულ ქიმიაში. ისევე, როგორც რადიკალური ჩანაცვლების შემთხვევაში, აქაც ვარაუდობენ, რომ დაირღვეს -ბმა საწყისი ნივთიერების მოლეკულაში, რომელსაც ასევე უწოდებენ სუბსტრატს, და რეაქციის პროდუქტში ახალი ბმის წარმოქმნა. თუმცა, ნუკლეოფილური ჩანაცვლება ეხება იონური ტიპის რეაქციებს, ამიტომ საწყისი მასალის მოლეკულა ( RX) უნდა იყოს პოლარიზებული და შემცვლელი Xუნდა ჰქონდეს საკმარისად მაღალი ეფექტური ელექტრონეგატიურობა. რეაქციის ზოგადი სქემა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:
თავდასხმის აგენტი ი, რომელსაც უწოდებენ ნუკლეოფილს, ელექტრონების მარტოხელა წყვილის გამო თავს ესხმის დადებითად დამუხტულ ცენტრს სუბსტრატის მოლეკულაში. რეაქციას ახლავს სუბსტრატის მოლეკულაში ბმის ჰეტეროლიზური გაწყვეტა, შემცვლელი. Xფოთლები წყვილი ელექტრონით. ახალი კოვალენტური ბმა იქმნება წყვილი ნუკლეოფილური რეაგენტის მიერ კოორდინაციის გზით.
მრავალფეროვანი ნაწილაკები შეიძლება იყოს ნუკლეოფილური რეაგენტები, მაგრამ მათ აუცილებლად უნდა ჰქონდეთ გაუზიარებელი ელექტრონული წყვილი. ეს არის, მაგალითად, ანიონები HO¯ , RO¯ , ¯ NH2, F¯ , კლ¯ , ძმ¯ , ᲛᲔ¯ , CN¯ , ჰ¯ , ¯ CH2-Rდა ნეიტრალური მოლეკულები H 2 O, ROH, NH 3, RNH 2, RR'NH, H 2 S, RSH.ნუკლეოფილურ თვისებებს ასევე გააჩნიათ ისეთი ნაერთები, როგორიცაა უჯერი და არომატული ნახშირწყალბადები.
სუბსტრატები შეიძლება იყოს პოლარული მოლეკულები, რომლებსაც აქვთ ნახშირბადის ატომი ეფექტური დადებითი მუხტით და შემცვლელი ჯგუფით. X. ნახშირბადის ატომს აქ ელექტროფილური ცენტრი ეწოდება. ჯგუფი Xასევე მოუწოდა ჯგუფის დატოვებაან ნუკლეოფიუგი, აქვს მაღალი ელექტრონეგატიურობა და შეუძლია დატოვოს როგორც ანიონი, ასევე დაუმუხტი მოლეკულა.
ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციებში, სუბსტრატის ბუნების, ნუკლეოფილის, გამსვლელი ჯგუფის და რეაქციის პირობების მიხედვით, შეიძლება განხორციელდეს რამდენიმე განსხვავებული მექანიზმი. ასეთი რეაქციებისთვის ყველაზე გავრცელებული მექანიზმია ბიმოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლება, რომელიც აღინიშნება ს ნ 2, და მონომოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლება, აღინიშნება ს ნ 1.
ბიმოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების მექანიზმი
რეაქცია ბიმოლეკულურია, რადგან ხდება ორი ნაწილაკის შეჯახებისას: ნუკლეოფილი და სუბსტრატის მოლეკულა. რეაქციის სიჩქარე ამ შემთხვევაში დამოკიდებულია სუბსტრატის კონცენტრაციაზე და შემტევი ნუკლეოფილური ნაწილაკების კონცენტრაციაზე. ნუკლეოფილი უტევს სუბსტრატის მოლეკულის დადებითად დამუხტულ ცენტრს ელექტროსტატიკურად უფრო ხელსაყრელი „უკანა“ მხრიდან, ვინაიდან ამ შემთხვევაში მასზე არ მოქმედებს ნუკლეოფიუგის იგივე მუხტი. რეაქცია ერთსაფეხურიანი პროცესია. კავშირი C–Yჩამოყალიბდა რღვევის დროს C–Xკავშირები.
გასატეხად საჭირო ენერგია C–Xკავშირი, მიწოდებულია კავშირის ფორმირების სინქრონული პროცესის გამო C–Y. როგორც კი ჯგუფი იშედის გარდამავალ მდგომარეობაში, ჯგუფში Xუნდა წავიდეს, რადგან ნახშირბადის ატომს არ შეიძლება ჰქონდეს რვა ელექტრონზე მეტი მის გარე დონეზე. გარდამავალ მდგომარეობაში, ორიგინალი spნახშირბადის ატომის 3-ჰიბრიდიზაცია იცვლება sp 2 - ჰიბრიდიზაცია დაახლოებით პერპენდიკულარულით R-ორბიტალური. გარდამავალ მდგომარეობაში, ნუკლეოფილური რეაგენტი, ნახშირბადის ცენტრალური ატომი და ნუკლეოფუგა სწორ ხაზზეა; ამიტომ, თუ ნუკლეოფილის მიახლოება წასული ჯგუფის მოპირდაპირე მხრიდან შეუძლებელია, მაგალითად, სტრუქტურული მახასიათებლების გამო. სუბსტრატს, ბიმოლეკულური რეაქციაც შეუძლებელი ხდება. სამი არარეაქტიული სუბსტრატის ჯგუფი და ნახშირბადის ცენტრალური ატომი დაახლოებით თანაპლენარულია, ანუ ისინი იმავე სიბრტყეში არიან. ისინი მკაცრად თანაპლენარული იქნება, თუ შემომავალი და გამავალი ჯგუფები ერთნაირია. სხვა შემთხვევებში, შესაძლებელია, როგორც ადრე გარდამავალი მდგომარეობა (ნახშირბადის ცენტრალური ატომის ობლიგაციებს ჯერ არ მიუღიათ ტრიგონალური კონფიგურაცია, ბმის რიგი. S...Xმეტი კომუნიკაციის წესრიგი C...Y) და მოგვიანებით.
ბიმოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების პროცესის სტერეოქიმია ადვილად შეიძლება შეინიშნოს მაგალითად ოპტიკურად აქტიური სუბსტრატის ჰიდროლიზის გამოყენებით. სამი ჯგუფი, რომელიც არ რეაგირებს, როდესაც თავს დაესხნენ, თითქოს "ბრუნდებიან შიგნით". ამიტომ, ხანდახან ამბობენ ნახშირბადის ატომზე, რომ „გამოდის“, მაგრამ ყველაზე ხშირად იყენებენ ნახშირბადის ატომის „კონფიგურაციის შეცვლას“, რაც ნიშნავს მასზე მიმაგრებული ჯგუფების სივრცითი მოწყობის ცვლილებას. მართლაც, თუ ჯგუფები Xდა იჰქონდა იგივე ქიმიური ბუნება (მაგალითად, იზოტოპების გაცვლის რეაქციაში ჩანაცვლებისას 35 კლ on 37 კლ), მაშინ აღმოჩნდება, რომ რეაქციის პროდუქტი ბრუნავს თვითმფრინავის პოლარიზებული სინათლის სხივს საპირისპირო მიმართულებით, ვიდრე ორიგინალური ნივთიერება და წარმოადგენს მის სარკის სურათს. ამ პროცესს ადარებენ ქარში ქოლგის შიგნიდან შემობრუნებას. კონფიგურაციის ეს ცვლილება ასევე ცნობილია როგორც "ვალდენის ინვერსია". ბიმოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების ყველა რეაქციას ახლავს უოლდენის ინვერსია, სუბსტრატის სტრუქტურის მიუხედავად.
მონომოლეკულური ჩანაცვლების მექანიზმი
იდეალური მექანიზმი ს ნ 1 მოიცავს ორ ეტაპს:
პირველი ეტაპი არის სუბსტრატის ნელი იონიზაცია და სწორედ ეს ეტაპი განსაზღვრავს რეაქციის სიჩქარეს. მოლეკულების თავისუფალ იონებად დაშლას წინ უძღვის გარდამავალი მდგომარეობა, რომელშიც ბმის სიგრძე იზრდება. S–Xდა ელექტრონული წყვილის თანდათანობით მოძრაობა წასული ჯგუფისკენ. შემდეგ იქმნება იონური წყვილი. მისი იონებად დაშლა თითქმის ყოველთვის ხდება პოლარული გამხსნელების მოლეკულების მონაწილეობით. პრაქტიკული მექანიზმი ს ნ 1 ადვილად ხორციელდება მხოლოდ პოლარულ გამხსნელებში. მეორე ეტაპი არის შუალედური კარბოკატიონის სწრაფი ურთიერთქმედება ნუკლეოფილთან.
ამრიგად, მთლიანი რეაქციის სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ ყველაზე ნელი პირველი ეტაპის სიჩქარეზე, რომელშიც მხოლოდ სუბსტრატის მოლეკულები მონაწილეობენ. ამრიგად, რეაქცია მონომოლეკულურია და მისი სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ საწყისი სუბსტრატის კონცენტრაციაზე.
ჩანაცვლების პროცესის შედეგად წარმოქმნილი ნაწილაკი X¯ შეუძლია შეანელოს რეაქციის სიჩქარე მისი შექცევადობის გამო. ამიტომ ხშირ შემთხვევაში შესაძლებელია ანიონების შემცველი მარილების დამატება X¯, შეანელეთ რეაქცია. რეაქციის სიჩქარის ეს შემცირება გამოწვეულია დამატებით X¯ , დაურეკა საერთო იონის ეფექტი.
ზოგადად, ამისთვის ს ნ 1-რეაქციის სიჩქარე არ უნდა იყოს დამოკიდებული ნუკლეოფილის ბუნებაზე და მის კონცენტრაციაზე.
მონომოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების სტერეოქიმია ნაკლებად ერთმნიშვნელოვანია, ვიდრე ჩანაცვლება ს ნ 2-ტიპი. იდეალურ შემთხვევაში, თუ პროცესი მოიცავს თავისუფალი კარბოკატიონის ფორმირებას, მაშინ ეს უკანასკნელი უნდა იყოს პლანშეტური, ანუ ჰქონდეს ბრტყელი კონფიგურაცია, რომელიც შეესაბამება sp 2 ორბიტალების ჰიბრიდიზაცია. ნუკლეოფილმა უნდა შეუტიოს კარბოკატიონს იმავე სიჩქარით სიბრტყის ორივე მხრიდან, რაც გამოიწვევს ორი ახალი სუბსტრატის მოლეკულის წარმოქმნას, რომლებიც ერთმანეთის მიმართ ენანტიომერებია. შედეგი არის რაკემიური ნარევი.
მრავალი რეაქციისთვის, საკმაოდ მარტივია იმის მტკიცება, რომ მოცემულ პირობებში ისინი მიჰყვებიან რომელიმეს მექანიზმს ს ნ 1 ან ს ნ 2. თუმცა ზოგიერთ შემთხვევაში რეაქციის მექანიზმის დახასიათება გაცილებით რთულია. არის შუალედური შემთხვევები, ე.წ. მექანიზმების „სასაზღვრო“ რეგიონი, ანუ რეაქციის მექანიზმი არც „სუფთაა“. ს ნ 1, არც "სუფთა" ს ნ 2, მაგრამ მიეკუთვნება შუალედურ ტიპს. ეს შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი დიაგრამით:
სადაც II არის მჭიდრო იონური წყვილი, III არის ფხვიერი იონური წყვილი, IV და V არის დისოცირებული იონები, რომელთაგან თითოეული გარშემორტყმულია გამხსნელის მოლეკულებით.
ამრიგად, ს ნ 1 და ს ნ 2-რეაქცია აიხსნება იონ-წყვილი მექანიზმით. სუბსტრატი იშლება შუალედური იონური წყვილის წარმოქმნით, რომელიც შემდეგ გადაიქცევა პროდუქტებად. განსხვავება მექანიზმებს შორის ს ნ 1 და ს ნ 2 არის ის, რომ პირველ შემთხვევაში, დისოცირებული იონები (IV და V) ექვემდებარება ნუკლეოფილურ შეტევას, ხოლო მეორე შემთხვევაში, ნუკლეოფილები თავს ესხმიან I, II და, შესაძლოა, III სისტემებს. ვინაიდან, ზოგადად, სუბსტრატს შეიძლება დაექვემდებაროს ნუკლეოფილური შეტევა ტრანსფორმაციის ნებისმიერ ეტაპზე ზემოაღნიშნული სქემის მიხედვით, ყველაზე ხშირად შეიძლება მხოლოდ იმის მტკიცება, რომ ესა თუ ის მექანიზმი ახლოსაა ს ნ 1 ან ს ნ 2.
ნუკლეოფილური ჩანაცვლების მექანიზმსა და სიჩქარეზე მოქმედი ფაქტორები
იგივე ფაქტორებმა შეიძლება გავლენა მოახდინონ "სუფთა" გარემოში მიმდინარე რეაქციების სიჩქარეზე სრულიად განსხვავებული გზით. ს ნ 1 ან ს ნ 2-მექანიკა. აქედან გამომდინარე, ზოგიერთი მათგანი ხელს უწყობს რეაქციების დინებას მონომოლეკულური მექანიზმის მიხედვით, ზოგი კი - ბიმოლეკულური.
1. სუბსტრატის სტრუქტურის გავლენა. სუბსტრატის რეაქტიულ ცენტრში შემცვლელების სივრცითი მოცულობის ზრდა ამცირებს ბიმოლეკულური ჩანაცვლების სიჩქარეს, ვინაიდან რეაქტიული ცენტრი ნაკლებად ხელმისაწვდომი ხდება ნუკლეოფილის მიერ თავდასხმისთვის. ამ შემთხვევაში ბრომომეთანიდან ბრომოეთანზე გადასვლისას მაჩვენებელი ს ნ 2-რეაქცია მცირდება 145-ჯერ, ხოლო 2-ბრომოპროპანამდე - 18000-ჯერ.
ბრომომეთანი ბრომოეთანი 2-ბრომოპროპანი
თუმცა, სიჩქარე ს ნ 1-რეაქცია ამ სერიაში გაიზრდება, რადგან სუბსტრატში შემცვლელების ელექტრონული ეფექტების გავლენა უმეტეს შემთხვევაში ბევრად უფრო ძლიერია მონომოლეკულური ჩანაცვლების რეაქციებში. მაშასადამე, აშკარაა, რომ პირველადი სისტემებიდან მეორად და მესამეულზე გადასვლისას ამ მექანიზმით მაჩვენებელი უნდა გაიზარდოს. ეს აიხსნება ალკილის კათიონების სტაბილურობის ზრდით:
,
დამოკიდებულია, კერძოდ, დადებითად დამუხტული ნახშირბადის ატომის ირგვლივ მეთილის ჯგუფების რაოდენობაზე, რომლებსაც აქვთ ელექტრონ-დონორის ინდუქციური ეფექტი და, შესაბამისად, ანაზღაურებენ რეაქციის ცენტრის მუხტს. ამავე სერიაში ასევე იზრდება სუპერკონიუგაციის ეფექტის სიდიდე R-კარბოკაციონური ნახშირბადის ატომის ორბიტალები ელექტრონებით S–Nკავშირები. ამიტომ, ნუკლეოფილური შემცვლელი რეაქციების მაღალი მაჩვენებელი შეიძლება იყოს დამახასიათებელი როგორც პირველადი, ასევე მესამეული ალკილის ჰალოიდებისთვის. პირველ შემთხვევაში, ურთიერთქმედების სიმარტივის გამო ს ნ 2- მექანიზმი (რეაქციის ცენტრის თავისუფალი წვდომა, სტერილური დაბრკოლებების გარეშე), მეორეში - შესაბამისად ს ნ 1-მექანიკა (სუბსტრატების დისოციაციის სიმარტივე, მიღებული კარბოკაციის სტაბილურობა). მეორადი ალკილის ჰალოიდები უმეტეს შემთხვევაში უნდა რეაგირებდნენ შერეული მექანიზმის მიხედვით და მათი რეაქციის სიჩქარე შედარებით დაბალი იქნება, რადგან არსებობს დაბრკოლებები როგორც მონომოლეკულური, ასევე ბიმოლეკულური ჩანაცვლების ნაკადისთვის.
სუბსტრატის მოლეკულაში შემცვლელების შეყვანა განსხვავებულ გავლენას მოახდენს მონომოლეკულური და ბიმოლეკულური რეაქციების სიჩქარეზე. ელექტრონის დონორმა შემცვლელებმა უნდა გააძლიერონ მიღებული კატიონი და, შესაბამისად, გაზარდონ მონომოლეკულური ჩანაცვლების სიჩქარე.
შემცვლელების ელექტრონული ზემოქმედების გავლენა ბიმოლეკულური რეაქციის სიჩქარეზე არც ისე ერთმნიშვნელოვანია. მაგრამ უმეტესობა ს ნ 2-რეაქციას აჩქარებს ელექტრონის ამომყვანი შემცვლელები - ამ შემთხვევებში რეაქციის სიჩქარე განისაზღვრება ნუკლეოფილური ნაწილაკის ურთიერთქმედების სიმარტივით სუბსტრატის დადებითად დამუხტულ რეაქციის ცენტრთან. სხვა შემთხვევებში, ბიმოლეკულური რეაქციის სიჩქარე დამოკიდებულია ნუკლეოფუგის ჯგუფის რეაქციის ცენტრიდან გამოყოფის უნარზე, ხოლო შემცვლელების ბუნების გავლენა საპირისპირო იქნება - იგივე, რაც მონომოლეკულურ რეაქციებში.
2. ნუკლეოფილის ბუნების გავლენა.ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციებში, პრაქტიკულად ნებისმიერი ნეიტრალური ან უარყოფითად დამუხტული სახეობა ელექტრონების მარტოხელა წყვილით შეიძლება იყოს ნუკლეოფილი. უმოლეკულური რეაქციების სიხშირე არ არის დამოკიდებული ნუკლეოფილის ბუნებაზე, რადგან ის არ მონაწილეობს შეზღუდვის ეტაპზე, შესაბამისად, რეაგენტის ნუკლეოფილურობა, ანუ უნარი უზრუნველყოს ელექტრონული წყვილი კოვალენტური ფორმირებისთვის. კავშირი სუბსტრატში დადებითად დამუხტულ ცენტრთან ურთიერთობისას გავლენას ახდენს მხოლოდ სიჩქარეზე ს ნ 2 რეაქცია. ხსნარში მიმდინარე ამ რეაქციებისთვის შეიძლება აღინიშნოს რამდენიმე ძირითადი პრინციპი, რომელიც განსაზღვრავს ნუკლეოფილის ეფექტს სიჩქარეზე.
ჯერ ერთი, ანიონის ნუკლეოფილურობა ყოველთვის უფრო მაღალია, ვიდრე შესაბამისი ნეიტრალური მოლეკულისა. Ისე ოჰძლიერი, ვიდრე H2O; ¯ NH2ძლიერი, ვიდრე NH3და ა.შ.
მეორე, ნუკლეოფილების შედარებისას, რომელთა შემტევი ატომები პერიოდული ცხრილის ერთსა და იმავე პერიოდშია, ნუკლეოფილურობის რიგი დაახლოებით იგივეა, რაც ბაზისურობის რიგი. Ამიტომაც
R 3 C¯> R2N¯> RO¯> ფ¯.
ელექტრონის დონორი შემცვლელები ზრდის რეაგენტის ნუკლეოფილურობას, ასე ROნუკლეოფილურობა უფრო მაღალია ვიდრე HO¯; ზე RSH-ვიდრე H 2 Sდა ა.შ. არასტაბილურ ანიონებს, კერძოდ კარბანიონებს, აქვთ მაღალი ნუკლეოფილურობა, რადგან ნახშირბადის ატომისთვის ანიონის ფორმირება ენერგიულად არახელსაყრელია (მისი დაბალი ელექტრონეგატიურობის გამო) და, შესაბამისად, ასეთ ნაწილაკებს აქვთ მაღალი პოტენციური ენერგია.
მესამე, ნუკლეოფილურობა იზრდება ზემოდან ქვემოდან პერიოდული სისტემის ჯგუფებში (ატომის რადიუსის გაზრდით), თუმცა ფუძეულობა მცირდება ამ სერიაში. ამრიგად, ჰალოიდების ნუკლეოფილურობის ჩვეულებრივი რიგი ასეთია: მე¯ >ძმ¯ >კლ¯ > F¯. ანალოგიურად, ნებისმიერი გოგირდის შემცველი ნუკლეოფილი უფრო ძლიერია, ვიდრე შესაბამისი ჟანგბადის შემცველი ანალოგი და იგივე ეხება ფოსფორისა და აზოტის შემცველ ნაერთებს. ეს გამოწვეულია უფრო დიდი ატომებისა და იონების პოლარიზაციის სიმარტივით და ამ იონების ხსნარის დაბალი ენერგიით.
მეოთხე, რაც უფრო თავისუფალია ნუკლეოფილები, მით მეტია მაჩვენებელი; ხსნარი ანელებს რეაქციის სიჩქარეს. ამრიგად, პროტიკული გამხსნელები (იხ. ქვემოთ) ამცირებენ რეაგენტის ნუკლეოფილურ სიძლიერეს წყალბადის ბმების წარმოქმნის გამო, თუ ნუკლეოფილური ცენტრი ძლიერ ელექტროუარყოფითი ელემენტია ( F, O, N).
თუმცა, ეს წესები ვერ ითვალისწინებს ყველა ფაქტორს, რომელიც გავლენას ახდენს რეაგენტის ნუკლეოფილურობაზე. ამრიგად, სტერილური დაბრკოლებები ხშირად გარკვეულ როლს თამაშობენ. Მაგალითად, ტერტ-ბუტილატის იონი (CH 3) 3 CO¯ უფრო ძლიერი ბაზაა ვიდრე HOან C2H5O¯, მაგრამ გაცილებით ნაკლებად ძლიერი ნუკლეოფილია, რადგან მისი დიდი სივრცითი მოცულობა ართულებს სუბსტრატთან ახლოს მიახლოებას.
ამრიგად, ყველაზე გავრცელებული ნუკლეოფილების აქტივობა მცირდება სერიაში (ამისთვის ს ნ 2-რეაქცია პროტიკულ გამხსნელებში):
რს¯ >C2H5S¯ > მე¯ > CN¯ >HO¯ >ძმ¯ >C2H5O¯ >კლ¯ >CH3COO¯ > H2O.
3. გამხსნელებისა და კატალიზატორების გავლენა.მონომოლეკულური ჩანაცვლებისას, პირველ ეტაპზე, იონები წარმოიქმნება ნეიტრალური სუბსტრატის მოლეკულისგან, ისინი ადვილად იხსნება პოლარული გამხსნელების, განსაკუთრებით პროტურის მოლეკულებით. ამიტომ, პროტიკული მაღალპოლარული გამხსნელები ხელს შეუწყობენ რეაქციას მექანიზმის მიხედვით ს ნ 1.
ნუკლეოფილური ნაწილაკი მონაწილეობს ბიმოლეკულური ჩანაცვლების სიჩქარის შემზღუდავ საფეხურში. ამრიგად, პროტიკული გამხსნელის გამოყენება გამოიწვევს მის დეაქტივაციას გამხსნელის წყალბადის ატომებთან წყალბადის ბმების წარმოქმნის გამო და შეანელებს რეაქციას. აპროტიულ გამხსნელებში ნუკლეოფილური რეაგენტები ინარჩუნებენ მაღალ რეაქტიულობას. გარდა ამისა, კათიონების ხსნარებით, აპროტური გამხსნელები ხელს უწყობენ რეაგენტის მოლეკულების იონებად დაყოფას და, შესაბამისად, ზრდის რეაგენტის ნუკლეოფილურ სიძლიერეს. ამრიგად, პოლარული აპროტური გამხსნელები ხელს უწყობენ ს ნ 2 რეაქცია. მაშასადამე, მჟავე გარემო ზოგადად არ არის ხელსაყრელი ბიმოლეკულური რეაქციებისთვის და ამ რეაქციებისთვის სასურველია ნეიტრალური ან ძირითადი გარემო, რადგან ძლიერი ნუკლეოფილები, როგორც წესი, ძლიერი ბაზებია.
ლუისის მჟავები, ანუ ბორი, ალუმინი, რკინა, თუთია, კადმიუმი, ვერცხლისწყალი, სპილენძი და სხვა ჰალოიდები, გამოიყენება როგორც კატალიზატორები ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციებში. ამ ნივთიერებებს შეუძლიათ მიიღონ ანიონები ხსნარიდან ლითონის ვალენტური ორბიტალების გამო და მათი გამოყენება შეიძლება მხოლოდ შეანელოს ბიმოლეკულური ჩანაცვლების პროცესი, მაგრამ ხელს უწყობს ს ნ 1-პროცესი, ვინაიდან ის აადვილებს სუბსტრატის დისოციაციას, ხოლო კატალიზატორი არ ურთიერთქმედებს სუბსტრატის მიღებულ კარბოკაციებთან.
4. წასული ჯგუფის ბუნების გავლენა.რეაქციის დროს, წასული ჯგუფი იყოფა წყვილ ელექტრონებთან ერთად.
მონომოლეკულური ჩანაცვლების მექანიზმით განხორციელებულ რეაქციებში, რაც უფრო ადვილია წასული ჯგუფის გაყოფა, მით უფრო სწრაფად წავა რეაქცია, რადგან ეს არის კავშირის გაწყვეტა. S–Xდა არის მექანიზმის მიხედვით განხორციელებული რეაქციის სიჩქარის შემზღუდველი საფეხური ს ნ 1. გაყოფის სიმარტივეზე გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ბმის დისოციაციის ენერგია, არამედ ნუკლეოფუგის ჯგუფის, როგორც თავისუფალი ნაწილაკის სტაბილურობა. მაგალითად, ჰალოგენური იონების გამოყოფისას, ამ ანიონების სტაბილურობა სერიაში მცირდება მე¯ >ძმ¯ >კლ¯ > F¯. თუმცა, ეს წესრიგი შეინიშნება აპროტიკულ გარემოში. პირიქით, პროტიკულ გამხსნელებში ან მჟავა კატალიზატორების თანდასწრებით სუსტი მჟავების ანიონები ყველაზე ადვილად აღმოიფხვრება, ამიტომ გაყოფის რიგი შეიცვლება (HFყველაზე სუსტი მჟავა ყველა ჰალოგენირებულ მჟავას შორის). ეს რეაქციები არ საჭიროებს ძლიერ ნუკლეოფილებს, მაგრამ საჭიროებს სუბსტრატებს, რომ ჰქონდეთ კარგი გამოსასვლელი ჯგუფები, ამიტომ მონომოლეკულური რეაქციების უმეტესობა მიმდინარეობს მჟავე გარემოში.
ამისთვის ს ნ 2-რეაქცია, წასული ჯგუფის ბუნებას არ აქვს შესამჩნევი გავლენა სიჩქარეზე, რადგან შეზღუდვის ეტაპი აქ არის გარდამავალი მდგომარეობის ფორმირება და ჩანაცვლებული ჯგუფის აღმოფხვრა ხდება, როგორც წესი, სწრაფად. მაგრამ ჯგუფებს მოსწონს ოჰ,ან,NH2ძნელია ამოღება, რადგან ნახშირბად-ჟანგბადის ან ნახშირბად-აზოტის ბმა საკმაოდ ძლიერია.
ამრიგად, სხვადასხვა ფაქტორების გავლენა ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციების მიმართულებასა და სიჩქარეზე შეიძლება შემცირდეს შემდეგ ძირითად დებულებამდე.
გაჟონვის ხელშემწყობი ფაქტორების ნ 1-რეაქცია:
1) სტაბილური კარბოკატიონის ფორმირება,
2) მაღალი პოლარული პროტური გამხსნელის და მჟავა კატალიზატორების გამოყენება,
3) წასული ჯგუფის სტაბილურობა.
შემტევი ნაწილაკის ნუკლეოფილურობა არსებითი არ არის.
გაჟონვის ხელშემწყობი ფაქტორები ს ნ 2 რეაქცია:
1) სუბსტრატის ელექტროფილური ცენტრის ხელმისაწვდომობა,
2) აპროტიკული გამხსნელის გამოყენება,
3) რეაგენტის მაღალი ნუკლეოფილურობა.
წასული ჯგუფის ბუნება არ არის არსებითი.
ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები(ინგლისური) ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქცია ) - ჩანაცვლებითი რეაქციები, რომლებშიც შეტევას ახორციელებს ნუკლეოფილი - რეაგენტი, რომელიც ატარებს გაუზიარებელ ელექტრონულ წყვილს. ნუკლეოფილური შემცვლელი რეაქციების დამტოვებელ ჯგუფს ე.წ ნუკლეოფიუგი.
ყველა ნუკლეოფილი არის ლუისის ფუძე.
ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციების ზოგადი ხედვა:
R−X + Y− → R−Y + X− (ანიონური ნუკლეოფილი) R−X + Y−Z → R−Y + X−Z (ნეიტრალური ნუკლეოფილი)
მონიშნეთ რეაქციები ალიფატური(ფართოდ გავრცელებული) და არომატული(არა გავრცელებული) ნუკლეოფილური ჩანაცვლება.
ალიფატური ნუკლეოფილური შემცვლელი რეაქციები უაღრესად მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ორგანულ სინთეზში და ფართოდ გამოიყენება როგორც ლაბორატორიულ პრაქტიკაში, ასევე ინდუსტრიაში.
თანმიმდევრული თეორია, რომელიც აღწერს ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციების მექანიზმს, აჯამებს არსებულ ფაქტებსა და დაკვირვებებს, შეიმუშავეს 1935 წელს ინგლისელმა მეცნიერებმა ედვარდ ჰიუზმა და კრისტოფერ ინგოლდმა.
ალიფატური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები
რეაქციები S N 1
რეაქციის მექანიზმი S N 1ან მონომოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები(ინგლისური) ჩანაცვლება ნუკლეოფილური უმოლეკულური ) მოიცავს შემდეგ ეტაპებს:
რეაქციის პირობითი ენერგეტიკული პროფილი S N 1
სიჩქარის რეაქცია S N 1(გამარტივებული ფორმით) არ არის დამოკიდებული ნუკლეოფილის კონცენტრაციაზე და პირდაპირპროპორციულია სუბსტრატის კონცენტრაციაზე:
რეაქციის სიჩქარე = k ×ვინაიდან რეაქციის დროს წარმოიქმნება კარბოკატიონი, მისი შეტევა (იდეალურ პირობებში შემცვლელების გავლენის გათვალისწინების გარეშე) ნუკლეოფილის მიერ შეიძლება მოხდეს ორივე მხრიდან, რაც იწვევს მიღებული პროდუქტის რაცემიზაციას.
მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ S N 1მექანიზმი რეალიზებულია მხოლოდ შუალედური კარბოკატიონის შედარებითი სტაბილურობის შემთხვევაში, შესაბამისად, მხოლოდ მესამეული ((R) 3 C-X) და მეორადი ((R) 2 CH-X) ალკილის წარმოებულები ჩვეულებრივ რეაგირებენ ამ გზაზე.
რეაქციები S N 2
რეაქციის პირობითი ენერგეტიკული პროფილი S N 2
რეაქციის მექანიზმი S N 2ან ბიმოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები(ინგლისური) ჩანაცვლება ნუკლეოფილური ბიმოლეკულური ) ხდება ერთ ეტაპად, შუალედურის შუალედური ფორმირების გარეშე. ამ შემთხვევაში, ნუკლეოფილის შეტევა და წასული ჯგუფის აღმოფხვრა ერთდროულად ხდება:
R−X + Y − → − → R−Y + X −
რეაქციის მაგალითი S N 2არის ეთილის ბრომიდის ჰიდროლიზი:
ბიმოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციის პირობითი ენერგეტიკული პროფილი ნაჩვენებია დიაგრამაზე.
სიჩქარის რეაქცია S N 2დამოკიდებულია როგორც ნუკლეოფილის კონცენტრაციაზე, ასევე სუბსტრატის კონცენტრაციაზე:
რეაქციის სიჩქარე = k × × [Y]ვინაიდან რეაქციის დროს ნუკლეოფილის შეტევა შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ერთი მხრიდან, რეაქციის შედეგი არის მიღებული პროდუქტის სტერეოქიმიური ინვერსია.
CH 3 -CHBr-CH 3 + HO - → CH 3 -CHOH -CH 3 + Br - რეაქციის სიჩქარე = k 1 × + k 2 × ×
ხშირად შერეული მექანიზმი გამოყენების პროვოცირებას ახდენს ამბიდენტური ნუკლეოფილებიანუ ნუკლეოფილები, რომლებსაც აქვთ მინიმუმ ორი ატომები - ელექტრონული წყვილის დონორი (მაგალითად: NO 2 - , CN - , NCO - , SO 3 2- და ა.შ.)
თუ სუბსტრატი შეიცავს შემცვლელს, რომელიც მდებარეობს თავდასხმულ ატომთან და ატარებს თავისუფალ ელექტრონულ წყვილს, მას შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციის სიჩქარე და გავლენა მოახდინოს მის მექანიზმზე (კონფიგურაციის შეკავება). ამ შემთხვევაში საუბარია ანქიმერული დახმარებამეზობელი ჯგუფი (მაგალითად: COO -, COOR, OCOR, O -, OR, NH 2, NHR, NR 2 და ა.შ.)
ანქიმერული დახმარების მაგალითია 2-ბრომოპროპიონატის ჰიდროლიზი:
მიუხედავად ფორმალური (ერთსაფეხურიანი) მექანიზმისა S N 2, რეაქციის დროს წარმოქმნილ პროდუქტს აქვს იგივე ოპტიკური კონფიგურაცია, რაც ორიგინალს.
რეაქციები S N i
რეაქციის მექანიზმი S N iან ინტრამოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები(ინგლისური) ჩანაცვლება ნუკლეოფილური შიდა ) მექანიზმის ანალოგიით რამდენიმე ეტაპად მიმდინარეობს S N 1თუმცა, წასული ჯგუფის ნაწილი თავს ესხმის სუბსტრატს და იშლება დანარჩენისგან.
რეაქციის ზოგადი სქემა:
1. სუბსტრატის იონიზაცია:
2. ნუკლეოფილური შეტევა:
პირველ ეტაპზე სუბსტრატი იშლება ე.წ. საკონტაქტო იონური წყვილი. ასეთი წყვილის კომპონენტები ძალიან ახლოს არის ერთმანეთთან, ამიტომ ნუკლეოფილი იძულებულია შეტევა იმავე მხრიდან, სადაც ადრე იყო წასული ჯგუფი.
რეაქციები მიმდინარეობს მექანიზმის მიხედვით S N iუკიდურესად იშვიათია. ერთი მაგალითია ალკოჰოლის ურთიერთქმედება SOCl 2-თან:
სქემიდან ჩანს, რომ რეაქციებში S N iრეაქციის ცენტრის კონფიგურაცია უცვლელი რჩება.
რეაქტიულობაზე მოქმედი ფაქტორები
ნუკლეოფილის ბუნების გავლენა
ნუკლეოფილის ბუნება მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ჩანაცვლების რეაქციის სიჩქარეზე და მექანიზმზე. ფაქტორი, რომელიც რაოდენობრივად აღწერს ამ ეფექტს, არის ნუკლეოფილურობა - ფარდობითი მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს რეაგენტის უნარს გავლენა მოახდინოს ნუკლეოფილური ჩანაცვლების ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე.
ნუკლეოფილურობა - ღირებულება კინეტიკურიე.ი. მოქმედებს მხოლოდ რეაქციის სიჩქარეზე. ამაში ის ფუნდამენტურად განსხვავდება საბაზისოსაგან, რაც არის თერმოდინამიკურიმნიშვნელობა , და განსაზღვრავს წონასწორობის პოზიციას.
იდეალურ შემთხვევაში, ნუკლეოფილის ბუნება გავლენას არ ახდენს S N 1 რეაქციის სიჩქარეზე, რადგან ამ პროცესის სიჩქარის შემზღუდავი ნაბიჯი ამაზე არ არის დამოკიდებული. ამავდროულად, რეაგენტის ბუნებამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს პროცესის მიმდინარეობაზე და რეაქციის საბოლოო პროდუქტზე.
S N 2 რეაქციებისთვის შეიძლება განვასხვავოთ შემდეგი პრინციპები, რომლებითაც განისაზღვრება ნუკლეოფილის ბუნების გავლენა:
- უარყოფითად დამუხტული ნუკლეოფილი (მაგ. NH 2 -) ყოველთვის უფრო ძლიერია, ვიდრე მისი კონიუგატი მჟავა (NH 3), იმ პირობით, რომ ის ასევე ავლენს ნუკლეოფილურ თვისებებს.
- ნუკლეოფილების შედარებისას, რომელთა შემტევი ატომები პერიოდული ცხრილის ერთსა და იმავე პერიოდშია. დ.ი.მენდელეევი, მათი სიძლიერის ცვლილება შეესაბამება მათ საფუძვლიანობის ცვლილებას:
- პერიოდული ცხრილის ზემოდან ქვემოდან, ნუკლეოფილურობა ზოგადად იზრდება:
- გამონაკლისი წინა პუნქტიდან:
- რაც უფრო თავისუფალია ნუკლეოფილი, მით უფრო ძლიერია იგი.
- თუ თავდასხმული ატომის მახლობლად არის თავისუფალი ელექტრონული წყვილები, იზრდება ნუკლეოფილურობა ( α ეფექტი):
გასათვალისწინებელია, რომ სხვადასხვა რეაგენტების ნუკლეოფილურობა შედარებულია რომელიმე არჩეულ სტანდარტთან, იმ პირობით, რომ რეაქციის პირობები იდენტურია (თერმოდინამიკური პარამეტრები და გამხსნელი). პრაქტიკაში, S N 2 რეაქციებისთვის გამოიყენება სვენ-სკოტის განტოლება:
,სად:
- სუბსტრატის რეაქციის სიჩქარის მუდმივები მოცემულ ნუკლეოფილთან და წყალთან (ან სხვა სტანდარტი, მაგალითად, მეთანოლი);
- სუბსტრატის მგრძნობელობის პარამეტრი ნუკლეოფილის ცვლილების მიმართ (როგორც სტანდარტული ნუკლეოფილი, როდესაც S = 1, აირჩიეთ CH 3 Br ან CH 3 I);
არის ნუკლეოფილურობის პარამეტრი.
ჯგუფის გავლენის დატოვება
ფაქტორი, რომელიც რაოდენობრივად აღწერს წასული ჯგუფის გავლენას არის ნუკლეოფგიურობა- ფარდობითი მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს ნუკლეოფუგის უნარს, გავლენა მოახდინოს ნუკლეოფილური ჩანაცვლების ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე.
ნუკლეოფუგიის აღსაწერად, როგორც წესი, ძნელია აირჩიოთ ერთი პარამეტრი, რომელიც ამომწურავად განსაზღვრავს რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულებას წასული ჯგუფის ბუნებაზე. ხშირად, როგორც რეაქციების ბირთვულობის საზომი S N 1ემსახურება როგორც სოლვოლიზის მუდმივები.
ემპირიულად, შეიძლება იხელმძღვანელოს შემდეგი წესით - რაც უფრო ადვილად იშლება წასული ჯგუფი, მით უფრო სტაბილურია ის, როგორც დამოუკიდებელი ნაწილაკი.
კარგი ნუკლეოფუგები შემდეგი ჯგუფებია:
გამხსნელი ეფექტი
ცხადია, რეაქციებისთვის S N 1რაც უფრო მაღალია გამხსნელის პოლარობა, მით უფრო მაღალია ჩანაცვლების რეაქციის სიჩქარე (ნეიტრალური სუბსტრატებისთვის). თუ სუბსტრატს აქვს დადებითი მუხტი, შეინიშნება შებრუნებული ურთიერთობა - გამხსნელის პოლარობის ზრდა ანელებს რეაქციას. პროტიკისა და აპროტიკის გამხსნელების შედარებისას უნდა აღინიშნოს, რომ თუ გამხსნელს შეუძლია წყალბადის ბმის ჩამოყალიბება წასულ ჯგუფთან, ეს ზრდის ნეიტრალური სუბსტრატების სიჩქარეს.
რეაქციებისთვის S N 2გამხსნელის ეფექტის შეფასება უფრო რთულია. თუ გარდამავალ მდგომარეობაში მუხტი ნაწილდება საწყის მდგომარეობაში ანალოგიურად ან მცირდება, აპროტური პოლარული გამხსნელები ანელებენ რეაქციას. თუ ასეთი მუხტი ხდება მხოლოდ გარდამავალ მდგომარეობაში, პოლარული გამხსნელები აჩქარებენ რეაქციას. პროტიკულ პოლარულ გამხსნელებს შეუძლიათ შექმნან კავშირი ანიონებთან, რაც ართულებს რეაქციას.
შემტევი ატომის ზომა ასევე გავლენას ახდენს რეაქციის სიჩქარეზე აპროტიულ გამხსნელებში: მცირე ატომები უფრო ნუკლეოფილურია.
ზემოაღნიშნულის შეჯამებით, შეგვიძლია ემპირიულად აღვნიშნოთ, რომ სუბსტრატების უმეტესობისთვის, გამხსნელის პოლარობის გაზრდით, სიჩქარე S N 1რეაქციები იზრდება და S N 2- მცირდება.
ზოგჯერ გამხსნელის მოქმედება ფასდება მისი მაიონებელი სიმძლავრის გათვალისწინებით ( ი) გამოყენებით უინსტეინ-გრუნვალდის განტოლება(1948):
სადაც: - სტანდარტული სუბსტრატის სოლვოლიზის სიჩქარის მუდმივები (გამოიყენება როგორც სტანდარტი ტერტ-ბუტიქლორიდი) მითითებულ და სტანდარტულ გამხსნელში (80% მოც. ეთანოლი გამოიყენება სტანდარტად).
სუბსტრატის მგრძნობელობის პარამეტრი გამხსნელის მაიონებელი სიძლიერის მიმართ.
მნიშვნელობა იზოგიერთი გამხსნელისთვის: წყალი: 3.493; ჭიანჭველა მჟავა: 2.054; მეთანოლი: -1,090; ეთანოლი (100%): -2.033; დიმეთილფორმამიდი: -3.500
ასევე არის ალტერნატივა მეარის პარამეტრი, რომელიც შემოიღეს 1969 წელს დრუგარისა და დეკრუკის მიერ. მსგავსია ი-ფაქტორი, მაგრამ სტანდარტად შეირჩა S N 2რეაქცია სამს შორის ნ-პროპილამინი და მეთილის იოდიდი 20°C-ზე.
ტიპიური ალიფატური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები
| სახელი | რეაქცია |
|---|---|
| ნუკლეოფილები: H 2 O, HO -, ROH, RO - | |
| ალკილის ჰალოიდების ჰიდროლიზი | |
| აცილჰალოგენების ჰიდროლიზი | |
| ეთერების ჰიდროლიზი | |
| ალკილაცია ალკილის ჰალოიდებით | |
| ეთერების წარმოქმნა და ტრანსესტერიფიკაცია | |
| ეთერების წარმოქმნა და ტრანსესტერიფიკაცია | |
| ნუკლეოფილები: RCOOH, RCOO - | |
| ალკილირების რეაქციები | |
| აცილირების რეაქციები | |
| ნუკლეოფილები: H 2 S, SH -, SR - | |
| ნუკლეოფილები: NH 3, RNH 2, R 2 NH | |
| ამინების ალკილაცია | |
| ამინების აცილება | |
| ნუკლეოფილები: ჰალოგენები და ჰალოგენის წარმოებულები | |
| ჰალოგენის გაცვლის რეაქცია | |
| ალკილის ჰალოიდების მიღება სპირტებისგან | |
| ეთერებიდან და ეთერებიდან ალკილჰალოგენების მომზადება | |
| აცილჰალოგენების მომზადება | |
| სხვა ნუკლეოფილები | |
| რეაქცია ლითონებთან და ორგანული მეტალის ნაერთებთან | |
| რეაქციები აქტიურ CH 2 ჯგუფთან | |
| აცეტილენის ჯგუფთან დაკავშირებული რეაქციები | |
არომატული ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები
არომატული სისტემებისთვის უფრო დამახასიათებელია ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციები. როგორც წესი, ისინი შედიან ნუკლეოფილურ შემცვლელ რეაქციებში მხოლოდ ძლიერი ნუკლეოფილის მოქმედების შემთხვევაში ან საკმაოდ მძიმე პირობებში.
S N Ar რეაქციები (არენის მექანიზმი)
რეაქციის მექანიზმი S N Arან არომატული ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები(ინგლისური) ნუკლეოფილური არომატული შემცვლელი ) ყველაზე მნიშვნელოვანია არომატული ნაერთების ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციებში და შედგება ორი ეტაპისგან. პირველ ეტაპზე ემატება ნუკლეოფილი, ხოლო მეორე ეტაპზე ხდება ნუკლეოფუგის გაწყვეტა. წინააღმდეგ შემთხვევაში, მექანიზმი S N Arმექანიზმს უწოდებენ მიმაგრება-მოწყვეტა:
არომატული ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციის მექანიზმი
რეაქციის დროს წარმოქმნილ შუალედურ კომპლექსს, ზოგჯერ საკმაოდ სტაბილურს, ე.წ მაიზენჰაიმერის კომპლექსი(მაიზენჰაიმერი).
მექანიზმის მიხედვით უფრო ეფექტური და ნაზი რეაქციისთვის S N Arარომატულ რგოლში ელექტრონის ამომყვანი შემცვლელების (NO 2, CN, COR და სხვ.) არსებობა აუცილებელია შუალედურის სტაბილიზაციისთვის.
რეაქციები S N 1
რეაქციები მექანიზმით S N 1არომატული ნაერთებისთვის, ისინი ძალზე იშვიათია და, ფაქტობრივად, დამახასიათებელია მხოლოდ დიაზონიუმის მარილებისთვის:
როდესაც არილჰალოგენები, რომლებიც არ შეიცავს შემცვლელებს, ურთიერთქმედებენ ძლიერ ფუძეებთან (მაგალითად: NaNH 2), ჩანაცვლება მიმდინარეობს. არინის მექანიზმი- დეჰიდრობენზოლის წარმოქმნის ეტაპზე:
სანამ მჟავა წარმოებულების თითოეულ კლასს ცალკე განვიხილავთ, სასარგებლოა მათი ქცევის ზოგადი სურათის მიცემა, რომლის ფარგლებშიც უფრო ადვილი იქნება საკმაოდ მრავალრიცხოვანი ინდივიდუალური მახასიათებლების გათვალისწინება.
თითოეული წარმოებული თითქმის ყოველთვის მზადდება - პირდაპირ თუ ირიბად - შესაბამისი კარბოქსილის მჟავისგან და შეიძლება გადაიზარდოს კარბოქსილის მჟავაში მარტივი ჰიდროლიზის გზით. მჟავა წარმოებულების ქიმიაში მნიშვნელოვან როლს თამაშობს მათი გარდაქმნა ერთმანეთში და თავდაპირველ მჟავად. გარდა ამისა, თითოეულ კლასს აქვს თავისი დამახასიათებელი რეაქციები.
კარბოქსილის მჟავების წარმოებულები, ისევე როგორც თავად მჟავები, შეიცავს კარბონილის ჯგუფს, ეს ჯგუფი შენარჩუნებულია ამ ნაერთების უმეტესი რეაქციების პროდუქტებში და არ განიცდის ხილულ ცვლილებებს. თუმცა, ამ ჯგუფის არსებობა მოლეკულაში განსაზღვრავს ამ ნაერთების დამახასიათებელ რეაქტიულობას და ეს ფაქტია მათი ქიმიის გასაგებად.
აცილის ნაერთები (კარბოქსილის მჟავები და მათი წარმოებულები) ჩვეულებრივ განიცდიან ნუკლეოფილურ ჩანაცვლების რეაქციებს, რომლებშიც ან ჯგუფები იცვლება სხვა ძირითადი ჯგუფებით. ჩანაცვლება ბევრად უფრო მარტივად მიმდინარეობს, ვიდრე ჩანაცვლება გაჯერებული ნახშირბადის ატომში; სინამდვილეში, ამ რეაქციებიდან ბევრი საერთოდ არ ხდება კარბონილის ჯგუფის არარსებობის შემთხვევაში, როგორიცაა ჩანაცვლება
აცილის ნაერთების თვისებების ასახსნელად აუცილებელია კვლავ მივმართოთ კარბონილის ჯგუფის სტრუქტურას. ჩვენ უკვე შევხვდით ამ ჯგუფს
ალდეჰიდებისა და კეტონების შესწავლისას (სექ. 19.1 და 19.9) და იცოდეთ რა რეაქციები შეიძლება იყოს ზოგადად მისთვის მოსალოდნელი.
კარბონილის ჯგუფის ნახშირბადი დაკავშირებულია სამ სხვა ბმის ატომთან; ვინაიდან ეს ბმები იყენებენ -ორბიტალებს (სექ. 2.23), ისინი სიბრტყეში დგანან ერთმანეთის მიმართ 120° (2.094 რად) კუთხით. ნახშირბადის ატომის დარჩენილი ორბიტალი გადაფარავს ჟანგბადის ატომის ორბიტალს და ქმნის ბმას; ამრიგად, ნახშირბადი და ჟანგბადი დაკავშირებულია ორმაგი ბმით. მოლეკულის ნაწილი კარბონილის ჯგუფის ნახშირბადის ატომთან უშუალოდ არის პლანშეტური; ჟანგბადი, კარბონილის ნახშირბადი და მასთან დაკავშირებული ორი ატომი ერთ სიბრტყეშია
როგორც ელექტრონული, ასევე სტერული ფაქტორები კარბონილის ჯგუფს განსაკუთრებით მგრძნობიარეს ხდის კარბონილის ნახშირბადის ნუკლეოფილური შეტევის მიმართ. ეს ფაქტორები შემდეგია: (ა) ჟანგბადის ტენდენცია ელექტრონების მოპოვებისკენ, მაშინაც კი, თუ ეს ჟანგბადს უარყოფით მუხტს აძლევს; ბ) გარდამავალი მდგომარეობის შედარებით სიმარტივე ტრიგონალური რეაგენტის ტეტრაედრულ შუალედად გადაქცევისას. იგივე ფაქტორები ხდის აცილის ნაერთებს ნუკლეოფილური შეტევისთვის.
თუმცა, აცილის ნაერთები განსხვავდება ალდეჰიდებისა და კეტონებისგან მეორე რეაქციის საფეხურის ბუნებით. ტეტრაჰედრული შუალედი, რომელიც მიღებულია ალდეჰიდის ან კეტონისგან, ამატებს პროტონს და წარმოიქმნება დამატებით პროდუქტი. აცილის ნაერთისგან წარმოქმნილი ტეტრაჰედრული შუალედი აცილებს ჯგუფს, რის შედეგადაც კვლავ ტრიგონალური ნაერთია და რეაქციის შედეგი არის ჩანაცვლება.
შეიძლება გავიგოთ, რატომ იქცევიან ეს ორი კლასის ნაერთები განსხვავებულად. ჯგუფის აღმოფხვრის სიმარტივე დამოკიდებულია მის ძირითადობაზე: რაც უფრო სუსტია ბაზა, მით უფრო ადვილად ტოვებს ეს ჯგუფი. მჟავა ქლორიდებისთვის, მჟავა ანჰიდრიდებისთვის, ეთერებისთვის და ამიდებისთვის, ჯგუფები შესაბამისად არის: ძალიან სუსტი ფუძე, ზომიერად სუსტი ფუძე და ძლიერი ფუძეები, რომლებიც ჩვენ ვიცით, რომ ყველაზე ძლიერი ბაზებია (გაითვალისწინეთ ძალიან დაბალი მჟავიანობა და შედეგად, ალდეჰიდებთან და კეტონებთან რეაქციებში. , დამატება ყოველთვის ხდება აღმოფხვრის ნაცვლად.
(იხილეთ სკანირება)
(იხილეთ სკანირება)
ამრიგად, აცილის ჯგუფში ნუკლეოფილური ჩანაცვლება ხდება ორ ეტაპად, ტეტრაჰედრული შუალედური შუალედური წარმოქმნით. როგორც წესი, საერთო სიჩქარე განისაზღვრება ორივე ეტაპის სიჩქარით, მაგრამ პირველი ეტაპი უფრო მნიშვნელოვანია.
პირველი ეტაპის სიჩქარე (ტეტრაჰედრული შუალედურის ფორმირება) განისაზღვრება იმავე ფაქტორებით, როგორც ალდეჰიდების და კეტონების დამატების რეაქცია (სექ. 19.9): მას ხელს უწყობს ელექტრონის გაყვანის ეფექტი, რომელიც ასტაბილურებს მიღებულ უარყოფითს. დააკისროს; მას ხელს უშლის ნაყარი ჯგუფების არსებობა, რომლებიც ქმნიან სივრცულ დაბრკოლებებს გარდამავალ მდგომარეობაში. მეორე ეტაპის სიმარტივე დამოკიდებულია წასული ჯგუფის საფუძვლებზე
ჰომოლიზური (რადიკალური) რეაქციები
მაგალითად, ალკანების ჰალოგენაცია (ჯაჭვური რეაქცია)
CH 4 + Cl 2 hν → CH 3 Cl + HCl (1 ეტაპი);
CH 3 Cl + Cl 2 hν → CH 2 Cl 2 + HCl (სტადია 2);
CH 2 Cl 2 + Cl 2 hν → CHCl 3 + HCl (სტადია 3);
CHCl 3 + Cl 2 hν → CCl 4 + HCl (სტადია 4).
ყურადღება!ალკანების შემცვლელი რეაქციების დროს წყალბადის ატომები ყველაზე ადვილად იცვლება ნახშირბადის მესამეულ ატომებში, შემდეგ მეორადებში და, ბოლოს და ბოლოს, პირველადში.
CH 3 - CH 2 - CH - CH 3 + Cl 2 hν → ჰალოალკანების ნარევი.
1; 4 - პირველადი; 3 - საშუალო; 2 - მესამეული.
ჰეტეროლიზური (იონური)
კოვალენტური პოლარული ბმის ჰეტეროლიზური დაშლა იწვევს ნუკლეოფილების (ანიონების) და ელექტროფილების (კატიონების) წარმოქმნას:
ბ) H 2 O → H + + OH -
წარმოქმნილი იონები შედიან შემდგომ გარდაქმნებში, მაგალითად:
CH 3 + + OH - → CH 3 OH
ელექტროფილი ნუკლეოფილი
იონური რეაქციები იყოფა მოლეკულაზე მოქმედი რეაგენტის ბუნების მიხედვით ელექტროფილად და ნუკლეოფილად.
ელექტროფილი ე(მოყვარული ელექტრონები) – ეს არის ნაწილაკი, რომელიც უტევს ორგანული ნაერთის ნახშირბადის ატომს, ართმევს მას ელექტრონულ წყვილს (ეს არის ელექტრონების მიმღები). ნაწილაკების მაგალითები - ელექტროფილები: H 3 O + , H + , HCl, HNO 3 , NO 2 + , AlCl 3 და სხვა
ნუკლეოფილი ნ(ბირთვის მოყვარე) არის ნაწილაკი, რომელიც თავს ესხმის ნახშირბადის ატომს და უზრუნველყოფს მას ელექტრონული წყვილით (ეს არის ელექტრონის დონორი). ასეთ ნაწილაკებს, როგორც წესი, აქვთ ძირითადი თვისებები. ესენია: OH -, Cl -, S 2-, NH 3, H 2 O, R-OH, CH 3 O - და სხვა
ნუკლეოფილური რეაქციები- ეს არის ორგანული ნივთიერებების რეაქციები ნუკლეოფილებთან, ე.ი. ანიონები ან მოლეკულები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ელექტრონულ წყვილს ახალი ბმის შესაქმნელად:
CH 3 Br (სუბსტრატი) + NaOH (ნუკლეოფილური რეაგენტი) → CH 3 OH + NaBr
ელექტროფილური რეაქციები– ორგანული ნაერთების რეაქციები ელექტროფილურ რეაგენტებთან, ე.ი. კათიონები ან მოლეკულები, რომლებსაც აქვთ ცარიელი ორბიტალი, მზად არიან მიიღონ ელექტრონული წყვილი ახალი ბმის შესაქმნელად
C 6 H 6 (სუბსტრატი) + HO: - NO 2 + (ელექტროფილური რეაგენტი) → C 6 H 5 - NO 2 + H -OH
ნუკლეოფილური რეაქციების მაგალითები
ნუკლეოფილური ჩანაცვლება:
ყველა რეაქციისთვის არ არის შესაძლებელი მკაფიოდ განისაზღვროს მექანიზმი, რომლითაც ისინი მიმდინარეობს, რადგან სუფთაა S N 1ან S N 2უბრალოდ იდეალური (შეზღუდვის) მოდელის შემთხვევებია. უნდა გვახსოვდეს, რომ ერთსა და იმავე სუბსტრატს შეუძლია რეაგირება იმავე ნუკლეოფილთან, რეაქციის პირობებისა და გამხსნელის მიხედვით, როგორც მექანიზმის მიხედვით. S N 1, და S N 2.
მაგალითად, 2-ბრომოპროპანის ჰიდროლიზის სიჩქარე აღწერილია მისი წარმოქმნის შერეული მექანიზმის გათვალისწინებით:
CH 3 -CHBr-CH 3 + HO - → CH 3 -CHOH -CH 3 + Br -
4. ორგანული ალკანები ნაერთები, რომელთა მოლეკულები შედგება ნახშირბადისა და წყალბადისგან, კლასიფიცირდება როგორც ნახშირწყალბადები. თუ ნახშირწყალბადის მოლეკულა შეიცავს მხოლოდ მარტივ სიგმა ბმებს და მათი შემადგენლობა შეესაბამება ზოგად ფორმულას C n H 2 n + 2, მაშინ ისინი კლასიფიცირდება როგორც შემზღუდველი ან პარაფინი. ნაპოვნი ატომები ალკანებში. sp 3 ჰიბრიდიზაციისა და ოთხვალენტურის მდგომარეობაში ალკანები ქმნიან ჰომოლოგების სერიას, რომლებშიც ყოველი მომდევნო წევრი წინასგან განსხვავდება ჰომოლოგებით. განსხვავება არის CH2 ჯგუფი.
იზომერიზმი: 1) ნახშირბადის ჩონჩხის იზომერიზმი;
2) ნახშირბადის ჯაჭვში შემცვლელის პოზიციის იზომერიზმი
ნომენკლატურა: ნომენკლ. გაჯერებული ნახშირწყალბადების IUPAC სახელები ხასიათდება სუფიქსით -en-. პირველ ოთხ ნახშირწყალბადს აქვს ტრივიალური სახელები და დაწყებული მეხუთედან, ისინი ეფუძნება ლათინური რიცხვის სახელს მოლეკულაში at.carbon-ის რაოდენობის შესაბამისად. ნახშირწყალბადების რადიკალების სახელები აგებულია სუფიქსის -an on -ill-ის შეცვლით.
მიღების ზოგადი მეთოდები:
1. ვურცის რეაქცია (ჰალოკარბონების რეაქცია ტუტე Me-Li, Na, K-თან)
CH3Br+2Na +Br-CH32NaBr+CH3-CH3
CH3-Cl+2Na+Cl-CH3CH3-CH3+2NaCl
2. არაპროგნოზირებადი ნახშირწყალბადების ჰიდროგენიზაცია
CH2=CH2-ეთილენი
CH2=CH2+H2 Pt,t CH3-CH3-ეთანი
ფიზიკური თვისებები:
1. C1-C4 აირებიდან (b.z)
2. C5-C22-თხევადიდან (სპექტ.z)
3.>C22-მყარი in-va (b.z)
ისინი კარგად არის შესწავლილი C100-მდე მათი დუღილის ან დნობის ტემპერატურა ჰომოლოგიურ სერიაში ერთფეროვნად იზრდება ყოველი ახალი -CH2-ჯგუფით (რაოდენობიდან ხარისხზე გადასვლის ნათელი მაგალითი).
ქიმიური თვისებები:
1.R-tion mix-I at.N:
ა) პირდაპირი ჰალოგენაცია (F2.Cl2.Br2)
Cl2+CH4 hv HCL+CH3Cl+CH2Cl2+CHCl3+CCl4
ფტორირება (ასაფეთქებელი)
ქლორირება (შუქზე)
ქლორირების მექანიზმი (ჯაჭვური, რადიკალური)
Cl2 hv 2Cl .
კლ . +CH4HCl+CH3
CH3+Cl . CH3Cl-ჯაჭვი ღია
CH3 . +Cl2Cl . +CH3ClHCl+CH2Cl . და ა.შ- ჯაჭვის ზრდა
ბრომირება (გათბობა, სინათლის მიღება)
ბ) ნიტრაცია (-No2 გრ.) - უბანი კონოვალავა
CH3-CH3+NO3 140C H2O+CH3-CH2NO2 ნიტროეთანი
გ) სულფოქლორირება (SO3,Cl2)
CH3-CH3+SO3+CL2 hv HCl+CH3-CH2-SO3Cl სულფაქლორეთანი
დ) კრეტინგი
CH3-CH2-CH2-CH3 Pt,t CH2=CH2+CH3-CH3
გამოყენება სოფლის მეურნეობაში: გამოყენებული ზეთების გავრცელება, როგორც ჰერბიციდები ორკოტილედონური სარეველების განადგურებისთვის მარცვლეულისა და სიმინდის კულტურებში, ნავთობის ნარჩენებმა დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა შეიძინა მათი ორგანულად გამოყენების შესაძლებლობის აღმოჩენასთან დაკავშირებით. სუბსტრატები საფუარის კულტურების ზოგიერთი შტამების გაშენებისთვის მშრალი პროტეინ-ვიტამინური კონცენტრატების (DVK) წარმოებისთვის.
Sp3 ჰიბრიდიზაცია
წარმოიქმნება ერთი s- და სამი p-ორბიტალის შერევისას, წარმოიქმნება თანაბარი ფორმისა და ენერგიის ოთხი sp3-ჰიბრიდული ორბიტალი. მათ შეუძლიათ შექმნან ოთხი σ-ბმა სხვა ატომებთან ან ივსონ ელექტრონების მარტოხელა წყვილით.
sp3-ჰიბრიდული ორბიტალების ღერძი მიმართულია რეგულარული ტეტრაედონის წვეროებზე. ტეტრაედრული კუთხე მათ შორის არის 109°28", რაც შეესაბამება ელექტრონების უკუგდების ყველაზე დაბალ ენერგიას. Sp3 ორბიტალებს ასევე შეუძლიათ შექმნან ოთხი σ-ბმა სხვა ატომებთან ან ივსონ ელექტრონების ცალკეული წყვილით. ეს მდგომარეობა დამახასიათებელია ნახშირბადის ატომებისთვის გაჯერებულში. ნახშირწყალბადები და, შესაბამისად, ალკილის რადიკალები და მათი წარმოებულები.
ნაერთების მაგალითები, რომლებიც ხასიათდება sp 3 ჰიბრიდიზაციით: NH 3, POCl 3, SO 2 F 2, SOBr 2, NH 4+, H 3 O +. ასევე sp 3 ჰიბრიდიზაცია შეინიშნება ყველა გაჯერებულ ნახშირწყალბადებში (ალკანები, ციკლოალკანები) და სხვა ორგანულ ნაერთებში: CH 4, C 5 H 12, C 6 H 14, C 8 H 18 და ა.შ. ალკანების ზოგადი ფორმულაა: C n. H 2n+ 2. ციკლოალკანების ზოგადი ფორმულაა: C n H 2n. გაჯერებულ ნახშირწყალბადებში ყველა ქიმიური ბმა ერთია, ამიტომ ამ ნაერთების ჰიბრიდულ ორბიტალებს შორის შესაძლებელია მხოლოდ σ- გადახურვა.
sp 3 - ჰიბრიდიზაცია დამახასიათებელია ნახშირბადის ატომებისთვის გაჯერებულ ნახშირწყალბადებში (ალკანებში) - კერძოდ, მეთანში.
ნახ.2 მეთანის მოლეკულის ელექტრონული სტრუქტურის სქემა
6.ალკენები არის ორგანული ნაერთები, რომელთა მოლეკულები შედგება ატ.ნახშირბადისა და წყალბადისგან და გარდა მარტივი სიგმა-სტ. შინაარსი ასევე ორმაგი პი-სტ.მათი შემადგენლობა შეესაბამება ზოგად ფორმულას CnH2n.რაც ნიშნავს ნაღდ ფულს. მათ კომპ. მოლეკი. დეფიციტი 2 ზე. წყალბადი ალკანების წინააღმდეგ.
ეთილენი CH2=CH2
ორმაგი ბმის ელექტრონული ბუნება: ელექტრონული წარმოდგენების თვალსაზრისით, ორმაგი ბმა ხორციელდება ორი წყვილი ელექტრონის მიერ, რომლებიც მიეკუთვნება ორ შეკრულ ნახშირბადის ატომს. ამ შემთხვევაში ელექტრონების ერთი წყვილი აყალიბებს ჩვეულებრივ კოვალენტურ σ-ბმას, ხოლო მეორე წყვილი ელექტრონების სხვა ბუნების კავშირს, ე.წ. π-ბმას. π-ბმა ელექტრონული ღრუბლების სპეციალური კონფიგურაცია განსაზღვრავს დარჩენილი ოთხი კოვალენტური σ ბმის მიმართულებების ფიქსაციას ამ ორ ნახშირბადის ატომზე. აღმოჩნდება, რომ ეს ბმები ერთ სიბრტყეში დევს და განლაგებულია 120°-იანი კუთხით ერთმანეთთან და ნახშირბადის ატომებს შორის ორმაგი ბმით შეკრული σ ბმის მიმართულების მიმართ. ორმაგი ბმა ენერგიულად არ არის ორჯერ ძლიერი. როგორც ერთიანი ობლიგაცია. ბმის შესაბამისი ენერგია C-C და C=C არის 79.3 და 140.5 კკალ/მოლი.
იზომერიზმი:
1.ნახშირბადის ჩონჩხი
CH2=CH-CH2-CH2-CH3 პენტენი-1
CH2=C(CH3)-CH2-CH3 2-მეთილბუტენ-1
2.მოადგილის თანამდებობა
CH2=CH-CH(CH3)-CH3 3-მეთილბუტენ-1
3. ორმაგი ბმის პოზიცია ნახშირწყალბადის ჯაჭვში
CH3-CH=CH-CH2-CH3 პენტენ-2
4. გეომეტრიული (cis-, trans-)
ნომენკლატურა:
ისინი იყენებენ IUPAC-ის ნომენკლატურას.გამორჩეული თვისებაა ალკენების შემთხვევაში არჩევის აუცილებლობა, როგორც მთავარი ნახშირბად-ნახშირბადის ჯაჭვი, რომელიც მოიცავს ორმაგ შუქს, მაგრამ ხასიათს. ალკანებისთვის სუფიქსები -vn და ალკენებისთვის უნდა შეიცვალოს -en-ით. მაგალითად:
მიღების გზები:
1. ალკანების კრეკინგი იგი შედგება ნახშირბადის ატომების უფრო გრძელი ჯაჭვის მქონე ალკანების თერმულ დაშლაში ალკანებისა და უჯერი ნახშირწყალბადების ნარევში მოკლე ჯაჭვით და წყალბადით 500-700 C ტემპერატურაზე და მაღალი წნევით:
2. ალკოჰოლური სასმელების გაუწყლოება. შემოსავალი კატალიზატორის - ალუმინის ოქსიდის და წყლის გამწმენდი საშუალებების თანდასწრებით, სავალდებულო დამატებითი გათბობით და სქემის მიხედვით (ა. ზაიცევის წესით: სპირტებისგან წყლის გაყოფა ხდება ჰიდროქსილის ჯგუფის მონაწილეობა მეზობელი და ნაკლებად წყალბადირებული ნახშირბადის წყალბადის ატომის გამო):
3. ნახშირწყალბადების დიჰალოგენური წარმოებულების დეჰალოგენაცია მიმდინარეობს აქტიური ორვალენტიანი ლითონების (Mg, Zn) თანდასწრებით გაცხელებისას, სქემის მიხედვით:
4. ალკინების რედუქცია (სამმაგი ბმის გაჯერება აქტიური წყალბადით), გამოყენებული კატალიზატორის ტიპის მიხედვით, იწვევს ცის- ან ტრანს-ალკენების წარმოქმნას სქემის მიხედვით:
5. მონოჰალოჰიდრონახშირწყალბადების დეჰიდროჰალოგენაცია სპირტიანი ტუტეთ მიმდინარეობს ტემპერატურაზე. მდუღარე ალკოჰოლი
Sp2 ჰიბრიდიზაცია
ხდება ერთი s- და ორი p-ორბიტალის შერევისას. სამი ჰიბრიდული ორბიტალი იქმნება ღერძებით, რომლებიც მდებარეობს იმავე სიბრტყეში და მიმართულია სამკუთხედის წვეროებზე 120 გრადუსიანი კუთხით. არაჰიბრიდული p-ატომური ორბიტალი სიბრტყის პერპენდიკულარულია და, როგორც წესი, მონაწილეობს π-ბმების ფორმირებაში.
ნახშირბადის ატომები sp 2-ჰიბრიდულ მდგომარეობაში ქმნიან ისეთ ალოტროპულ ფორმებს, როგორიცაა გრაფიტი, გრაფენი, ფულერენი და სხვა ნანოსტრუქტურები.
sp 2 -ჰიბრიდიზაცია დამახასიათებელია C, N, O და ა.შ. ატომებისთვის ორმაგი კავშირით (sp 2 -ატომები გამოკვეთილია წითლად): H 2 C=C H 2 (ანიმაცია, 21.3 Kb), H 2 C=C HR, R2 C=ნ R,
რ -ნ= N -
R, R2 C=ო, რ -ნ=ო, ასევე R 3 C + ტიპის კათიონებისთვის და თავისუფალი რადიკალების R 3 C.
ეთილენის მოლეკულის ელექტრონული მოდელი.
ცის-, ტრანს-იზომერიზმი ბუტენის -2-ის მაგალითზე.
ცის-ბუტენი2, ტრანს-ბუტენი2
გეომეტრიული, ან ცის-ტრანს-იზომერიზმი, არის სივრცითი იზომერიზმის სახეობა, რომელიც დამოკიდებულია ატომების განსხვავებულ მოწყობაზე ორმაგი ბმის სიბრტყის მიმართ. დისიზომერი არის იზომერი, რომელშიც იგივე ატომები (ან ატომური ჯგუფები) განლაგებულია ორმაგი ბმის სიბრტყის ერთ მხარეს.
8.ალკინები-ორგანული.ნაერთები, რომელთა მოლეკულები შედგ. მათი ნახშირბადის და წყალბადის ატომები და მარტივი სიგმა ბმების გარდა, ასევე შეიცავს მინიმუმ ორ ორ პი ბმას; მოლეკულაში არის ერთი სამმაგი ბმა. წყალბადი.
აცეტილენი C2H2 (); პროპინი ()
სამმაგი კავშირის ბუნება:
ალკინებში −С≡С− ბმა წრფივია (კუთხე 180°) და იმავე სიბრტყეშია. ნახშირბადის ატომები დაკავშირებულია ერთი σ- და ორი π- ბმებით, რომელთა ელექტრონის მაქსიმალური სიმკვრივე განლაგებულია ორ ურთიერთ პერპენდიკულარულ სიბრტყეში. სამმაგი ბმის სიგრძეა დაახლოებით 0,121 ნმ, შეკვრის ენერგია 836 კჯ/მოლი.
ზემოთ მოცემულ დიაგრამაზე ნაჩვენებია ეთილენისა და აცეტილენის მოლეკულური ორბიტალები.
იზომერიზმი:
1.ნახშირბადის ჩონჩხი
2.მოადგილის თანამდებობა
3. სამმაგი ბმის პოზიცია
ნომენკლატურა: IUPAC. ამავდროულად, დასასრული, რომელიც ახასიათებს სამმაგი ბმის არსებობას:
მიღების გზები:
1. ალკენების დეჰიდროგენიზაცია
CH2=CH2 ეთილენი Kt,t H2+HC=CH აუსტილენი
2.დიჰალოჰიდრონახშირწყალბადების ორმაგი დეჰიდროგეგენაცია (-2HX)
3. კარბიდის მეთოდი (მხოლოდ ატილენისთვის)
ა)>60% ქიმიურ მრეწველობაში
ბ)>30% ტექნოლოგიაში>3000C
ქიმიური თვისებები:
1. H ატომების ჩანაცვლების რეაქციები at. C სამმაგი წმ.
ა) ჩანაცვლება = ლითონისთვის (Na, k, Cu)
ბ) ჰალოგენის ჩანაცვლება (Cl, Br)
2. რეაქციები პი-წმ.
ა) შეერთება
წყალთან კავშირი (მდინარე კუჩეროვა)
3.R-ii პოლიმერიზაცია
ა) დიმერიზაცია
კითხვა 9. Sp-ჰიბრიდიზაცია.აცეტილენის მოლის ელექტრონული მოდელი.ხარისხობრივი რეაქცია აცეტილენზე. sp-ჰიბრიდიზაცია (ალკინებისთვის დამახასიათებელი) ხდება ერთი s- და ერთი p-ორბიტალის შერევისას. წარმოიქმნება ორი ეკვივალენტური sp-ატომური ორბიტალი, რომლებიც განლაგებულია წრფივად 180 გრადუსიანი კუთხით და მიმართულია ნახშირბადის ატომის ბირთვიდან სხვადასხვა მიმართულებით. დარჩენილი ორი არაჰიბრიდული p-ორბიტალი განლაგებულია ორმხრივ პერპენდიკულარულ სიბრტყეში და მონაწილეობს π-ბმების ფორმირებაში, ან ჩართულია ელექტრონების მარტოხელა წყვილებში. აცეტილენში C ატომები გაერთიანებულია ელექტრონების სამი საერთო წყვილით, ანუ ისინი დაკავშირებულია სამმაგი C===C ბმით. აცეტილენის მოლის აგებულება: n-s === s-n. სამმაგი ბმის ATC-ის SP-ჰიბრიდული მდგომარეობის საფუძველზე, აცეტილენის მოლეკულის სტრუქტურა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს, როგორც 2 ჰიბრიდული (s და p x) ორბიტალის გადახურვის შედეგი თითოეული მეზობელი ATC-დან. ამ შემთხვევაში, ჰიბრიდული sp-ორბიტალები განლაგებულია იმავე სწორ ხაზზე, ქმნიან კუთხეს 180. ტეტ) ძალიან სუსტი C-H კავშირის შედეგად.
წარმოების მეთოდები: ალკენების დეჰიდროგენაცია
კარბიდის მეთოდი (აცეტილენისთვის)
1. atH-ის ჩანაცვლების რეაქცია C-ზე სამმაგი შუქით: ა) ჩანაცვლება Me (Cu, Hg)
(ალკინების განზავება Cu- ამ ალკინების ხარისხობრივი განზავება)
ჰალოგენის ჩანაცვლება (ქლორი, ბრომი)
კითხვა 10.მას სვ-ვა ალკენები და ალკინები.
ალკენები.1.R-ii დანამატები: ა) ჰალოგენები
ეს p-ia არის თვისებრივი ხელახალი ის ორმაგ ბმაზე
ბ) წყალბადის ჰალოგენები
მარკოვნიკოვის წესი: ნებისმიერი ელექტროფილური ნაწილაკი უერთდება არასიმეტრიული ალკენის მოლეკულას p-ბმის გაწყვეტის ადგილზე უფრო ჰიდროგენიზებულ C-ზე და პროცესი მიმდინარეობს ყველაზე სტაბილური კარბოკატიონის წარმოქმნის სტადიაში.
დ) ოქსიდაციური ჰიდროქსილაცია (R-Wagner)
ეს p-th ხშირად გამოიყენება ორმაგი ბმის გამოსავლენად (ხარისხობრივი p-th)
2. პოლიმერიზაცია-p-tion დიდი რაოდენობის იდენტური ან განსხვავებული მოლეკულების ერთ ახალ დიდ მოლეკულაში გაერთიანების.
3.ATN ჩანაცვლება
ალკინები 1. R-ჩანაცვლება at H atC სამმაგი ბმის: ა) ჩანაცვლება Me (K, Na, Cu)
ბ) ჰალოგენის ჩანაცვლება
რ-ია, P- შეერთების გათვალისწინებით ა) შეერთების პ-ია
ბ) კავშირი NON-თან (კუჩეროვის რაიონი)
3. პოლიმერიზაციის რეგიონი: ა) დიმერიზაცია I
ბ) დიმერიზაცია II
მათი მნიშვნელობა: ცალკეული უჯერი ულტრაიისფერიდან უნდა აღინიშნოს ეთილენის ბიოგენური მნიშვნელობა CH2=CH2. ხილისა და კენკრის დამწიფების პროცესს თან ახლავს მათ ქერქში ეთილენის სავალდებულო წარმოქმნა.აღნიშნულია ეთილენის უნარი ასტიმულირებდეს ფესვების წარმოქმნის პროცესებს და გამოიწვიოს ზოგიერთ მცენარეში ფოთოლცვენა.ეთილენი იწვევს მათი სიმწიფის შესამჩნევ აჩქარებას. დრო. მსგავსი თვისება აქვს უმარტივეს ალკინ-აცეტილენს.
კითხვა 11.ციკლოალკანები ციკლური გაჯერებული ნახშირწყალბადებია. СnH2n- ზოგადი ფორმულა. (იხილეთ მათი სტრუქტურა ტეტეში)
ციკლების ბაიერის სტრესის თეორია ვარაუდობს, რომ C ატომები ციკლოალკანებში ქმნიან ბრტყელ დახურულ ციკლს, რომელშიც მარტივი C-C ბმის ბმის კუთხეები განსხვავდება მეთანის მოლეკულაში ტეტრაედრული, ნაკლებად დაძაბული ბმის კუთხისგან. უფრო მეტიც, რაც უფრო ძლიერია ციკლოალკანების კავშირის კუთხე ტეტრაედრულიდან, მით უფრო ძლიერია მათი მოლეკულური ციკლური ჩონჩხები დაძაბული. ბაიერის თანახმად, ძაბვის მნიშვნელობა უნდა შემცირდეს ციკლოპროპანიდან ციკლოპენტანამდე და შემდეგ კვლავ გაიზარდოს ციკლოჰექსანში. მოლეკულის კონფორმაცია არის ატომების სივრცითი განლაგება გარკვეული კონფიგურაციის მოლეკულაში, ერთი ან მეტი სიგმა ბმის გარშემო ბრუნვის გამო. ციკლოალკანებში რგოლები (ციკლოპროპანის გარდა) არაპლექტურია. ასე რომ, ციკლობუტანს აქვს ოდნავ შებერილი ფორმა - ნახშირბადის ერთ-ერთი ატომი მდებარეობს სიბრტყის ზემოთ ან ქვემოთ, რომელშიც განლაგებულია დანარჩენი სამი ატომები, ციკლოპენტანს აქვს კონვერტი ან გრეხილი კონფორმაცია, ციკლოჰექსანი შეიძლება არსებობდეს ორ სავარძელში, რომელთა შორის გადასვლისას (აბაზანის კონფორმაციის მეშვეობით) ყველა ღერძული შემცვლელი ხდება ეკვატორული და პირიქით. უფრო დიდი რგოლებისთვის, კონფორმაციების რაოდენობა იზრდება, ამიტომ ასეთი ნაერთები არსებობს რამდენიმე ურთიერთკონვერტირებადი კონფორმერის სახით. ამრიგად, ციკლოეპტანისთვის შესაძლებელია 4 სტაბილური კონფორმაცია: დამახინჯებული სკამი (twist-chair), სკამი, აბაზანა, დამახინჯებული აბაზანა (twist-bath), ციკლოოქტანისთვის - 11 კონფორმაცია.
ჰიმ სვ-ვა: (ლექცია და სახელმძღვანელო)
Q12 არენა -ეს არის ბენზოლის ნახშირწყალბადის წარმოებულები, მათ შორის თავად ბენზოლი (С6H6) ბენზოლი პირველად ფარადეიმ აღმოაჩინა.
უმარტივესი წარმომადგენლები (ერთბირთვიანი არენები):
მრავალბირთვიანი არენები: ნაფთალინი C 10 H 8, ანტრაცინი C 14 H 10და ა.შ.
არომატულობის კონცეფცია:ტერმინი "არომატული ნაერთები" დიდი ხნის წინ გაჩნდა იმის გამო, რომ ამ სერიის ნივთიერებების ზოგიერთ წარმომადგენელს აქვს სასიამოვნო სუნი. თუმცა, ამჟამად სრულიად განსხვავებული მნიშვნელობა ენიჭება „არომატიულობის“ ცნებას.მოლეკულის არომატულობა ნიშნავს მის მომატებულ სტაბილურობას ციკლურ სისტემაში π-ელექტრონების დელოკალიზაციის გამო. არომატულ ნაერთებს მიეკუთვნება ბენზო და ინ-ვა, რაც მათ ქიმიურ ქცევაში მოგვაგონებს.
ჰუკელის წესიკატის აზრით, ნებისმიერი ორგანული ნაერთი, რომელიც აკმაყოფილებს შემდეგ პირობებს, არომატული იქნება: 1. დახურული და პლანშეტური (ბრტყელი) ციკლის არსებობა 2. ყველა P-ბმის P-ელექტრონების კონიუგაციის უწყვეტობა ემთხვევა ფორმულას: 4n+2(n-მთლიანი).
მიღების მეთოდები: 1. შესაბამისი ციკლოალკანების დეჰიდროგენაცია წარმატებით მიმდინარეობს Pt კატალიზატორზე t დაახლოებით 300C ტემპერატურაზე.
2.ალკანების არომატიზაცია
3.ალკინების ტრიმერიზაცია
ელექტროფილური ჩანაცვლების თეორია: ელექტროფილური მოვლენები ელექტრონების, ასევე მჟავების დეფიციტით. ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციები არის ჩანაცვლებითი რეაქციები, რომლებშიც შეტევა ხორციელდება ელექტროფილური ნაწილაკით, რომელიც დადებითად არის დამუხტული ან აქვს ელექტრონების დეფიციტი.
ბენზოლის რგოლის at.H-ის 1.p-ii ჩანაცვლება.
ა) ჰალოგენაცია
ბ) ალკილაცია (r-iya Friedel-Crafts)
2.p-ii კავშირი ბენზოლის რგოლზე
ა) ჰიდროგენიზაცია.
ბ) ქლორირება
3.ბენზოლის ალკილის წარმოებულების დაჟანგვა.
კითხვა 13. ალკადიენები. Dienes-org.compound-ია, კატის მოლეკულა შედგება ზე. C და H და მარტივი b-ბმაის გარდა, ისინი ასევე შეიცავს ორ ორმაგ P-sv-ს. მათი ზოგადი ფორმულაა СnH2n-2.
კლასიფიკაციადიენი ემყარება მათ მოლეკულებში 2 ორმაგი C=C ბმის ურთიერთგანლაგებას. ამის საფუძველზე ისინი იყოფა შემდეგ ჯგუფად: 1. კუმულირებული - დიენები ორი P-ბმის მეზობელი განლაგებით, რომლებსაც აქვთ ზოგადი ფორმულა: R-CH \u003d C \u003d CH2. უმარტივესი წარმომადგენელია ალენი CH2=C=CH2, რის გამოც მათ ალენებსაც უწოდებენ. 2. კონიუგირებული დიენები მონაცვლეობითი ბმებით და ზოგადი ფორმულა: R-CH=CH-CH=CH2. 3. იზოლირებული დიენები, რომელთა მანძილი P-St-ს შორის აღემატება ერთ მარტივ b-St-ს, ჯამით. ფორმულა: R-CH=CH-(CH2)n-CH=CH2, სადაც n=1.2 ან მეტი.
IUPAC ნომენკლ.: ნახშირბადის ატომების ძირითადი ჯაჭვის არჩევა და ატომების ნუმერაცია ხდება ისე, რომ ორმაგი ბმების პოზიციები მიეთითოს უმცირესი რიცხვებით, ხოლო ორმაგი ბმების რაოდენობის მითითებისთვის გამოიყენება სუფ.-დიენი. . Მაგალითად:
კონიუგირებული დიენების უმარტივესი წევრია ბუტადიენი: CH2=CH-CH=CH2. ბუტადიენში ოთხი at.C გაერთიანებულია ელექტრონების საერთო წყვილებით, რომლებიც ქმნიან ორს, მონაცვლეობით მარტივი b-sv, ორმაგი P-sv. ეს არის კონიუგირებული დიენების მთელი კლასის სტრუქტურის საერთო განმასხვავებელი თვისება. ნახშირწყალბადები კონიუგირებული ორმაგი ბმებით მიიღება: 1) ბუნებრივ აირში და ქარხნის აირებში შემავალი ალკანების გაუწყლოებით გაცხელებულ კატალიზატორზე გადაყვანით.
CH 3 –CH 2 –CH 2 –CH 3 –– ~600°С; Cr 2 O 3, Al 2 O 3- CH 2 \u003d CH–CH \u003d CH 2 + 2H 2
2) ეთილის სპირტის გაუწყლოება და გაუწყლოება ალკოჰოლის ორთქლის გაცხელებულ კატალიზატორებზე გადასვლის გზით (აკადემიკოს ს.ვ. ლებედევის მეთოდი
2CH 3 CH 2 OH - ~ 450 ° С; ZnO, Al2O3 CH 2 \u003d CH–CH \u003d CH 2 + 2H 2 O + H 2,
მან პირველმა მიიღო ბუტადიენის რეზინი ბუტადიენის ბაზაზე.
ორი ან მეტი მეზობელი p-ბმის ურთიერთქმედება ერთი p-ელექტრონული ღრუბლის წარმოქმნით, რაც იწვევს ამ სისტემაში ატომების ურთიერთგავლენის გადაცემას, ეწოდება კონიუგაციის ეფექტი.
განვიხილოთ კონიუგირებული დიენების ჰალოგენაციისა და ჰიდროჰალოგენაციის რეაქციები. 
დივინილი და იზოპრენი შედიან პოლიმერიზაციაში და კოპოლიმერიზაციაში (ანუ ერთობლივი პოლიმერიზაცია) სხვა უჯერი ნაერთებთან, ქმნიან რეზინებს. რეზინები არის ელასტიური მაღალმოლეკულური მასალები (ელასტომერები), საიდანაც რეზინი მიიღება ვულკანიზაციით (გოგირდით გათბობით). პოლიმერიზაციის რეაქციები.დიენის ნახშირწყალბადებს აქვთ უაღრესად მნიშვნელოვანი თვისება: ისინი ადვილად შედიან პოლიმერიზაციის რეაქციებში რეზინის მსგავსი მაღალმოლეკულური პროდუქტების წარმოქმნით. პოლიმერიზაციის რეაქციები მიმდინარეობს მოლეკულების ერთმანეთთან მიმაგრებით 1,4- ან 1,2-პოზიციაში, ასევე ერთდროული მიმაგრებით 1,4- და 1,2-პოზიციებში.
ფიზიკური თვისებები
ბუტადიენი არის აირი (bp -4,5°C), იზოპრენი არის სითხე, რომელიც დუღს 34°C-ზე, დიმეთილბუტადიენი არის სითხე, რომელიც დუღს 70°C-ზე. იზოპრენს და სხვა დიენის ნახშირწყალბადებს შეუძლიათ პოლიმერიზაცია რეზინაში. ბუნებრივი კაუჩუკი გასუფთავებულ მდგომარეობაში არის პოლიმერი ზოგადი ფორმულით (C5H8)n და მიიღება ზოგიერთი ტროპიკული მცენარის რძის წვენიდან.
კითხვა 14.დიენის ულტრაიისფერი პოლიმერიზაციის რეაქციები.
R-იონის პოლიმერიზაცია იწვევს მონომერული მოლეკულებიდან პოლიმერების წარმოქმნას სუსტი P-ბმების ძირითადი ვალენტობების გაწყვეტისა და შედეგად მიღებული რადიკალების ერთმანეთთან მიმდევრობით შებოჭვის შედეგად. დიენის ნახშირწყალბადების პოლიმერიზაცია.სინთეზური რეზინის მიღება დიენის ნახშირწყალბადების (ძირითადად ბუტადიენისა და იზოპრენის) გამოყენების ძირითადი სფეროა. ბუნებრივი რეზინის პოლიმერული იზოპრენი:n=1000-3000
სინთეტიკური რეზინი სამრეწველო მასშტაბით პირველად S.V. Lebedev-ის მეთოდის მიხედვით: აღმოჩნდა, რომ მონომერული ბუტადიენ-1,3-ის მრავალჯერადი დამატება შეიძლება მოხდეს 1,4- და 1,2- პოზიციებზე პოლიმერის წარმოქმნით. ჯაჭვი, რომელიც შეიცავს ორმაგ კავშირებს. მეტალის ნატრიუმის თანდასწრებით.
კაუჩუკს დიდი მნიშვნელობა აქვს ეროვნულ ეკონომიკაში.
პოლიმერიზაციის რეაქციები.დიენის ნახშირწყალბადებს აქვთ უაღრესად მნიშვნელოვანი თვისება: ისინი ადვილად შედიან პოლიმერიზაციის რეაქციებში რეზინის მსგავსი მაღალმოლეკულური პროდუქტების წარმოქმნით. პოლიმერიზაციის რეაქციები მიმდინარეობს მოლეკულების ერთმანეთთან მიმაგრებით 1,4- ან 1,2-პოზიციაში, ასევე ერთდროული მიმაგრებით 1,4- და 1,2-პოზიციებში. ასე გამოიყურება დივინილის (ბუტადიენ-1,3) პოლიმერიზაციის პროდუქტის ფორმულის ფრაგმენტი, თუ მოლეკულების ერთმანეთთან მიმაგრება მიდის 1,4 პოზიციაზე.
იზოპრენი-ქლოროპრენის ანალოგი - ადვილად პოლიმერირდება სტრუქტურის პოლიქლოროპრენში:
n (H 2 C \u003d CCl-CH \u003d CH 2) → (-H 2 C-CCl \u003d CH-CH 2 -) 2n
კითხვა 15. ჰალოგენირებული ნახშირწყალბადები– org.ნაერთები, რომლებიც წარმოიქმნება ერთი ან გადატანილი კატის ჩანაცვლებით.H ნახშირწყალბადის მოლეკულაში ჰალოგენით. თუ, მაგალითად, პროპანის, ციკლოჰექსანის, ბენზოლის მოლეკულაში მხოლოდ ერთი ატ. ჩანაცვლდება ჰალოგენით, მაშინ მივიღებთ ორგ-ის ახალ და კვალი კლასს.
კლასიფიკაცია: 1 . მოლეკულაში at.H-ის რაოდენობის მიხედვით, u/c, ჩანაცვლებული ჰალოგენით, ისინი კლასიფიცირდება მონო-, დი-, ტრი-, ტეტრაჰალოგენის წარმოებულებად.. CH3CH2Br-ეთილის ბრომიდი (მონო) CH2C12-მეთილენქლორიდი (di ) ) CC14-ნახშირბადის ტეტრაქლორიდი (ტეტრა) ასევე არსებობს პოლიჰალოგენები . 2. at.C-ის ხასიათიდან გამომდინარე, ჰალოგენის ატომები დაკავშირებულია კატასთან, განასხვავებენ პირველადი R-CH2-Hal, მეორადი R2CH-Na1 და მესამეული R3C-Na1 ჰალოგენის წარმოებულები. 3. ჰალოგენის ატომების ფარდობითი პოზიციიდან გამომდინარე, ისინი იყოფა გემინალურ (როდესაც ჰალოგენის ორივე ატომი ერთსა და იმავე C ატომშია) - R-CHC1 2 და ვიკინალურ (ჰალოგენის ატომი გვხვდება მეზობელ C at-ზე) -R- CH (C1 )-CH2C1 4. ჩონჩხის სტრუქტურის ტიპისა და ხასიათის მიხედვით, ორგ მოლეკულები: ალიფატური (გაჯერებული და უჯერი), ციკლოალიფოტური და არომატული. ჰალოკარბონის IUPAC სახელწოდება ეფუძნება ყველაზე გრძელი სწორი ჯაჭვის სახელს. ნახშირბადის ატომები დანომრილია ისე, რომ შემცვლელი, რომელიც პირველ რიგში წერია სახელში, იღებს ქვედა რიცხვს, ხოლო თავად შემცვლელები ჩამოთვლილია ანბანის მიხედვით. ალკენების და ალკინების ჰალოგენურ წარმოებულებში ნახშირბადის ატომების ჯაჭვები დანომრილია იმ ბოლოდან, რომელთანაც მრავლობითი ბმა უფრო ახლოს არის. CHC13-ტრიქლორმეთანი, CH 2 (C1) -CH 2 (C1) -1,2-დიქლოროეთანი ნახშირწყალბადების ზოგიერთი უმარტივესი ჰალოგენური წარმოებულებისთვის შენარჩუნებულია სახელები, რომლებიც ეფუძნება ნახშირწყალბადის ნარჩენის სახელს CH 3 Cl - მეთილს. ქლორიდი, CH 3 J - მეთილის იოდიდი, C 2 H 5 Br - ეთილის ბრომიდი.
ინდუქციური ეფექტი (I-ეფექტი) არის შემცვლელების ელექტრონული ზემოქმედების გადატანა σ-ბმათა ჯაჭვის გასწვრივ. ეს ეფექტი გადაეცემა σ-ბმათა ჯაჭვის გასწვრივ ეტაპობრივი შესუსტებით და, როგორც წესი, სამი-ოთხი ბმის შემდეგ ის აღარ ვლინდება. შემცვლელის ინდუქციური ეფექტის მიმართულება ხარისხობრივად ფასდება C-H ობლიგაციასთან შედარებით, თუკი ის არაპოლარულია და წყალბადის ინდუქციური ეფექტი ნულის ტოლია. ელექტრომიმღები შემცვლელები ამცირებენ ელექტრონის სიმკვრივეს σ-ბმათა სისტემაში და მათ ელექტრონის გამყვან შემცვლელებს უწოდებენ. ელექტრონის შემცვლელები ზრდიან ელექტრონის სიმკვრივეს σ-ბმათა ჯაჭვში წყალბადის ატომთან შედარებით, ანუ ავლენენ +I ეფექტს და არიან ელექტრონების შემომწირველნი. მათ შორისაა დაბალი ელექტრონეგატიურობის მქონე ატომები (მაგალითად, ლითონები), ასევე უარყოფითად დამუხტული ატომები ან ჯგუფები, რომლებსაც აქვთ ელექტრონის სიმკვრივის ჭარბი რაოდენობა, რომლებსაც ისინი გადაანაწილებენ მეზობელ ობლიგაციებზე. ეს ეფექტი გავლენას ახდენს org მოლეკულების რეაქტიულობაზე, განსაზღვრავს როგორც p-ii-ის სიჩქარეს, ასევე რეაგენტის შეტევის მიმართულებას.
წარმოების მეთოდები: 1. ალკენების სამრეწველო ფოტოქიმიური ჰალოგენაცია (ქლორირება ან ბრომიაცია) UV გამოსხივების CH4 + C12HC1 + CH3C1-ქლორმეთანი. 2. ჰალოგენებისა და წყალბადის ჰალოგენების დამატება მრავალჯერადი ბმაზე ა) CH2 = CH-CH3 (პროპენი) + Br2 CH2 (Br) -CH (Br) -CH3-1,2-დიბრომოპროპანი ბ) CH2 = CH2 (ეთენი) + HC1CH3CH2C1-ქლოროეთანი
ქიმიური თვისებები: 1. ჰიდროლიზის ხსნარი: R-Hal + MeOH (H 2 O) R-OH + MeHal ჰალოგენის ნუკლეოფილური ჩანაცვლება, როგორც დადგენილია, მიმდინარეობს ორი SN2 მექანიზმით - მეორე რიგის ნუკლეოფილური ჩანაცვლებით (ბიმოლეკულური) და SN1 - ნუკლეოფილური. პირველი რიგის ჩანაცვლება (მონომოლეკულური). რეაქციის თანმიმდევრობა შეესაბამება რეაგენტების რაოდენობას, რომელთა კონცენტრაცია განაპირობებს რეაქციის სიჩქარეს.1) SN2 – ჩანაცვლება ყველაზე მეტად დამახასიათებელია პირველადი ალკილის ჰალოგენებისთვის. ჩანაცვლება ხდება შუალედური (გააქტიურებული კომპლექსის) მეშვეობით ერთ საფეხურზე.
2) SN1 არის მესამეული ალკილის ჰალოიდების და ალილის ტიპის ჰალოიდების დამახასიათებელი მექანიზმი, რომელშიც პირველ ეტაპზე C−Hal ბმის დისოციაცია იწვევს სტაბილურ კარბოკაციებს.
R- და წყალბადის ჰალოიდის ელიმინაცია, ნუკლეოფილური ჩანაცვლება სხვა რეაქციებში (იხ. ანგარიში s129
კითხვა 16ქიმიური sv-in alif-them და არომატი-მათი ჰალოკარბონების შედარებითი დახასიათება.
კითხვა 17. ალკოჰოლები და ფენოლები
*
ალკოჰოლები ისეთი ჰიდროქსილის ნაერთებია, რომლებშიც OH-gr არასოდეს არის დაკავშირებული ბენზოლის რგოლის C-ზე. СnH 2 n +1 OH- ზოგადი ფორმულა. კლასიფიკაცია:პოლიატომური (2 ან მეტი ჰე-გრ.) და მონოატომური (ერთი OH-გრ) დაყოფილი პირველადი, მეორადი, მესამედ.
იზომერიზმი:ყველა სახის ნახშირბადის ჩონჩხი, ჰე-გრ პოზიციიდან ნახშირბადის ჯაჭვში (პენტანოლ-2, პენტანოლ-3). ნომენკლატურა yupak: მშობლის სახელის დამატება უ/ვ სუფ.-ოლ. თუ ალკოჰოლში არის უფრო ძველი f-ii, მაშინ OH-gr აღინიშნება პრეფიქსით (oxy) ნუმერაცია ხორციელდება ბოლოსკენ, სადაც ის-gr მდებარეობს.
მიღების გზები: 1. ალკენების (ანუ + წყალი) დატენიანება t და H3PO4: CH2 \u003d CH2 (ეთილენი) + NOH CH3-CH2OH-ეთანოლი. 2.მონჰალოჰიდრონახშირწყალბადების CH3-CH2Br+ + H2O HBr+CH3-CH2OH(ეთანოლი) ჰიდროლიზი. 3. ალკანების დაჟანგვა (-წყალი) CH3-CH2-CH3+O2 CH3-CH-CH3-პროპანოლ-2
ქიმიური sv-va: 1.r-ii ჩანაცვლება atH OH-gr
2.OH-გრ ჩანაცვლება
3.დეჰიდრატაცია
4.დაჟანგვა
*
ფენოლები ჰიდროქსილის ნაერთებია; კატაში OH-gr ყოველთვის დაკავშირებულია ბენზოლის რგოლის C-ზე.
ნომენკლატურა:
მიღების მეთოდები: 1. Dow პროცესი
2. რ-ი სერგეევა
ჩი.სვ-ვა: 1.რ-და შემცვლელი OH-გრ No
2.r-და ჩანაცვლება ზე. H OH-გრ-ში
3.R-და ატნ ბენცის რგოლების შეცვლა
კითხვა 18. პოლიჰიდრული სპირტები და ფენოლები.
* პოლიჰიდრიული ალკოჰოლი არის ის, რომელიც შეიცავს 2 ან მეტ ფუნქციურ OH-g-ს cos-ve mol-ly-ში. OH-gr-ის რაოდენობის მიხედვით იყოფა ორ-, სამ-, ოთხატომად, დიჰიდრული სპირტები (გლიკოლები) არასტაბილურია, იმ მომენტში ისინი კარგავენ წყლის ღორებს და გადაიქცევიან ალდეჰიდებად, კეტონებად და თქვენ.
ქიმიური წმინდა კუნძულები.ისინი რეაგირებენ ტუტეებთან მარილების წარმოქმნით. მაგალითად, ეთილენგლიკოლი რეაგირებს არა მხოლოდ ტუტე ლითონებთან, არამედ მძიმე ლითონის ჰიდროქსიდებთან: 
გლიკოლები სპირტებთან ერთად ქმნიან მონო-(ალკოჰოლური ეთერების) და დისკუპსტიტუციის (ეთერების) პროდუქტებს:
ფიზიკური თვისებები:უფერო სიროფიანი სითხეები მოტკბო გემოთი, წყალში ხსნადი, ორგანულ გამხსნელებში ცუდად ხსნადი; აქვს მაღალი დუღილის წერტილები. მაგალითად, ეთილენგლიკოლის ადუღება 198°C, სიმკვრივე= 1,11 გ/სმ 3; გლიცერინის ადუღება = 290°С, ჯოხი=1,26გ/სმ 3.
ხარისხიანი პასუხი.
* ფენოლები ჰიდროქსილის ნაერთებია, კატაში OH-gr ყოველთვის დაკავშირებულია ბენზოლის რგოლთან C.
OH- ჯგუფების რაოდენობის მიხედვით, ყველა ფენოლი იყოფა ერთ, ორ, სამ ატომად.
ქიმიური თვისებები 1.p-და შემცვლელი OH-g no
2.r-და ჩანაცვლება ზე. H OH-გრ
3.R-და ბენზ-ე რგოლის N-ის შეცვლა.
ა) ორმხრივი ტუტეებით
ბ) r-ii შემცვლელი. H ბენც-ე რგოლზე
ფიზიკური თვისებები:ფენოლების უმეტესობა უფერო მყარია. ფენოლი დნება t°=41°C-ზე. ფენოლში წყლის არსებობა აქვეითებს მის დნობის წერტილს. ოთახის ტემპერატურის წყალთან ფენოლის ნარევი არის თხევადი, აქვს დამახასიათებელი სუნი. 70°C-მდე გაცხელებისას ის მთლიანად იხსნება.ფენოლი ანტისეპტიკურია, მის წყალხსნარს დეზინფექციისთვის იყენებენ და კარბოლის მჟავას უწოდებენ.
ხარისხობრივი პასუხი:წყალში პ-რაჭ ოდნოატ. ფენოლები ურთიერთქმედებენ რკინასთან (III) ქლორიდთან და წარმოქმნიან კომპლექსურ ფენოლატებს, რომლებსაც აქვთ მეწამული ფერი; ფერი ქრება ჰიდროციანმჟავას დამატების შემდეგ. 6C 6 H 5 OH + FeCl 3 \u003d H 3 + 3HCl
კითხვა 19 p-tion პოლიჰიდრულ სპირტებზე და პირველადი ამინოჯგუფზე
ხარისხობრივი პასუხი პოლიატზე. ალკოჰოლები:გლიკოლებში atN-ის ჩანაცვლება მძიმე მეტალის იონებით იწვევს ნათელი ფერის ცისფერი ინტრაკომპლექსური ქელატის ტიპის ნაერთების გამოსახულებას. ახლად დალექილი სპილენძის ჰიდროქსიდი გლიკოლებით იძლევა:
თვისებრივი რეაქცია პირველადი ამინო ჯგუფზე:ალკილაცია - როდესაც ამინომჟავები რეაგირებენ ალკილჰალოგენის ჭარბი რაოდენობით, ხდება ამინო ჯგუფის ამომწურავი ალკილაცია და წარმოიქმნება შიდა მარილები. 
კითხვა 20
კითხვა 21
Aldehydes-carbonyl-e კომპ., შინაარსი-ე.ი. aldehyde-yu გრ.
კეტონები არის ორგანული ნაერთები, რომლებშიც კარბონილის ჯგუფი მიბმულია ორ ნახშირწყალბადის რადიკალთან.
კითხვა 22. მონოკარბოქსილის მჟავები. იზომერიზმი, ნომენკლატურა, მიღების მეთოდები. კარბოქსილის ჯგუფის სტრუქტურა, ქიმიური წმინდა კუნძულები.
მონოკარბოქსილის მჟავები - მონობაზური კარბოქსილის მჟავები შეიცავს ერთ კარბოქსილის ჯგუფს, რომელიც ასოცირდება ნახშირწყალბადის რადიკალთან (გაჯერებული, უჯერი, არომატული).
მიღების გზები: 1. შესაბამისი ალდეჰიდების დაჟანგვა.
2. ჰიმენური ტრიჰალოჰიდროკარბონატების ჰიდროლიზი.
3. ნიტრილების ჰიდროლიზი.
კარბოქსილის ჯგუფის სტრუქტურა: 
ქიმიური თვისებები: 1.R-ii შემცვლელი. H OH-გრ. ურთიერთქმედება ტუტეებთან.(p-I განეიტრალება).
2.R-ii შემცვლელი. OH-გრ. ა) ეთერების გამოსახულებები:
ბ) ანჰიდრიდების გამოსახულება-ე:
გ) მჟავა ჰალოიდების გამოსახულება-e:
3.ოჰ-გ-ის დაკარგვა
4. R-th რადიკალი რ
კითხვა 23. როგორ არის დამოკიდებული კარბოქსილის მჟავების მჟავიანობა რადიკალის ზომასა და ხასიათზე. როგორ მოქმედებს აქცეპტორის შემცვლელების არსებობა და მათი პოზიცია მოლში? დაასაბუთეთ პასუხი.
კითხვა 24. კარბოქსილის მჟავების ფუნქციური წარმოებულები: მარილები, ეთერები, ანჰიდრიდები და მჟავა ჰალოიდები, ამიდები, ნიტრილები. მიმღები და წმ.
კარბონული - თქვენ აჩვენებთ მაღალ რეაქტიულობას. ისინი შედიან რეგიონებში სხვადასხვა ნივთებით და ქმნიან მრავალფეროვან ნაერთებს, კატას შორის. დიდი ღირებულება აქვს ფუნქციური წარმოებულები, ე.ი. კარბოქსილის ჯგუფზე r-th-ის შედეგად მიღებული ნაერთები.
1. მარილების წარმოქმნა. ა) ლითონებთან ურთიერთობისას: 2RCOOH + Mg ® (RCOO) 2Mg + H2
ბ) ლითონის ჰიდროქსიდებთან რეაქციებში: 2RCOOH + NaOH ® RCOONa + H2O
2. ეთერების წარმოქმნა R "–COOR": (r-th esterification) ქვედა ნახშირწყლების ეთერები. ტო-ტ და უმარტივესი მონოატი. სპირტები - აქროლადი უფერო. სითხე დამახასიათებელი ხილის სუნით. განსხვავებები. უმაღლესი ნახშირწყლების ეთერები. ტო-ტ - უფერო. Სატელევიზიო. ნივთები, დნობის ტემპერატურა. დამოკიდებულია როგორც აცილისა და ალკოჰოლის ნარჩენების ნახშირბადის ჯაჭვების სიგრძეზე და მათ სტრუქტურაზე. 
3. ანჰიდრიდების წარმოქმნა.ძმარმჟავას ანჰიდრიდი არის უფერო, გამჭვირვალე მოძრავი სითხე მძაფრი სუნით. .
ძმარმჟავას ანჰიდრიდი ხშირად გამოიყენება აცილირების რეაქციებში.
4. მჟავა ჰალოიდების წარმოქმნა.მჟავა ჰალოიდები არის უაღრესად რეაქტიული ნივთიერებები და ფართოდ გამოიყენება ორგანულ სინთეზში აცილის ჯგუფის შესაყვანად (აცილაციის რეაქცია). 
5. ამიდების წარმოქმნა. Formic amide to-you არის თხევადი, ამიდები ყველა სხვა to-t არის ნივთების თეთრი კრისტალები. ქვედა ამიდები წყალში ძალიან ხსნადია. ამიდების წყალხსნარი იძლევა ლაკმუსის ნეიტრალურ ხსნარს .
ამიდების ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა მათი ჰიდროლიზის უნარი მჟავებისა და ტუტეების არსებობისას 
6. ნიტრილების წარმოქმნა(ამიდების დეჰიდრატაცია)
25. დიკარბოქსილის მჟავები- ორგანო. ნაერთები, რომლებიც შეიცავს ორ კარბოქსილის ჯგუფს მათ მოლეკულებში. ფორმულა:HOOC-R-COOH. მიღების გზები. როდესაც ეთილენგლიკოლი იჟანგება, წარმოიქმნება ოქსილის მჟავა HO-CH 2 CH 2 -OH.
დინიტრილების ჰიდროლიზი: N \u003d C-CH 2 CH 2 -C \u003d NNH 2 OC-CH 2 CH 2 -CONH 2 HOOC-CH 2 CH 2 -COOH
ციკლური კეტონების დაჟანგვა შეჯერებული აზოტის მჟავით
ქიმიური თვისებები HOOC -R- COOH + CH 3 OHHOOC - R- C-O-CH 3 + H 2 O
HOOC-R-C-OCH 3 + CH 3 OH CH 3 -O-C-R-C-O-CH 3
ოქსიალური და მალონური to-t გათბობა CO 2-ის გამოყოფით და მონოკარბოქსილის ტო-t-ის წარმოქმნით.
HOOC-COOH HCOOK + CO 2 HOOC-CH 2 -COOH CH 3 - COOH +CO 2
მალონის მჟავა და მისი დიეთილის ეთერი.
ტერეფტალის მჟავა - მყარი კრისტალური, მაღალი დნობის წერტილით, თეთრი ფერის; მიღებული n-ქსილენის დაჟანგვით
შეუზღუდავი-თქვენ შეიცავს მათ შემადგენლობაში ერთ ან მეტ მრავალ ობლიგაციებს. მათ ახასიათებთ ყველა ცნობილი p-ii კარბოქსილის ჯგუფისთვის და ყველა p-ii, რომელიც თან ახლავს ნაერთებს. ეთილენის სერია. აკრილის მჟავა - არაპრეკურსორული სერიის ჰომომოლის პირველი წევრი, მიიღება აკროლეინის დაჟანგვით.
ინდუსტრიაში ეთილენის ოქსიდიდან და ჰიდროციანურიდან თქვენ
ურთიერთგავლენა პ- კავშირები და A -რადიკალური ორგანოს პოზიცია და პ- კარბოქსილის ჯგუფის C=O ბმა იწვევს პირველის პოლარიზაციას, რაც იწვევს მიმაგრებული ჰალოჰიდროკარბონების ორიენტაციას მარკოვნიკოვის წესის საწინააღმდეგოდ:
აკრილონიტრილი არის დიდი ტონაჟის ქიმიური სინთეზის პროდუქტი; სწავლება ოქსინიტრილის ან კატალიტის დეჰიდრატაციით აცეტილენში ჰიდროციანმჟავას დამატებით 80 C ტემპერატურაზე
ფუმარინის და მალეინის მჟავები არის იზომერული ნაერთები, რომლებიც მიიღება ვაშლის მჟავას გაუწყლოებით.
გეომეტრიული იზომერები ასევე ქმნიან გრძელი ჯაჭვის მაღალ ცხიმოვან მჟავებს. მაგალითად, თხევადი და ზეთოვანი ოლეინის მჟავა, ნელი გაცხელების პროცესში NO 2 კატალიზური რაოდენობით, იზომერირდება ნორმალურ პირობებში უკვე მყარი ტრანს-იზომერის - ელაიდინის მჟავას სტრუქტურის გამოსახულებით:
26. ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნქციური ჯგუფები ორგქიმიაში.ალკოჰოლი ნახშირწყალბადების წარმოებულებია, რომლებიც შეიცავს ერთ ან მეტ ჰიდროქსილის ჯგუფს-OH ნახშირბადის გაჯერებულ ატომებს მოლეკულაში.ნაერთების ჟანგბადის შემცველი ორგანო. სტრუქტურის მიხედვით, ისინი იყოფა გაჯერებულ (ალკანოლებად) CH 3 OH მეთანოლად, არომატულ - ფენილ მეთანოლად, უჯერი: ალკენოლები CH 2 \u003d CH-CH 2 OH პროპენ-2-ოლ-1, ალკინოლები NS C-CH 2 OH პროპინ-. 2-ol-1 თვისებები p-I მონოჰიდრულ პირველად სპირტებზე - სპილენძის ოქსიდი (კალცინირებული სპილენძის მავთული). ალკოჰოლები იჟანგება ალდეჰიდებად და მავთულზე წარმოიქმნება შემცირებული სპილენძის ფენა.
CH3 - CH2 - OH + CuO \u003d CH3 - COH + Cu + H2O პოლიატომურზე
ალკოჰოლებზე უმარტივესი თვისებრივი რეაქციაა სპირტის ოქსიდით ალკოჰოლის დაჟანგვა. ამისათვის ალკოჰოლის ორთქლი გადადის ცხელ სპილენძის ოქსიდზე. შემდეგ მიღებული ალდეჰიდი იტაცებს ფუქსინის გოგირდის მჟავას, ხსნარი ხდება მეწამული:
CH 3 -CH 2 -OH + CuO -t-> CH 3 -CHO + Cu + H 2 O ალკოჰოლები იდენტიფიცირებულია ლუკასის ტესტით - კონკ. მარილმჟავას და თუთიის ქლორიდის ხსნარი. როდესაც მეორადი ან მესამეული სპირტი გადადის ასეთ ხსნარში, წარმოიქმნება შესაბამისი ალკილის ქლორიდის ცხიმოვანი ნალექი:
CH 3 -CHOH-CH 3 + HCl -ZnCl 2 -> CH 3 -CHCl-CH 3 ↓ + H2O
პირველადი სპირტები არ რეაგირებენ. კიდევ ერთი ცნობილი მეთოდია იოდოფორმის ტესტი:
CH 3 -CH 2 -OH + 4I 2 + 6NaOH --> CHI 3 ↓ + 5NaI + HCOONa + 5H 2 O ხარისხობრივი რეაქციები პოლიჰიდრულ სპირტებზე.
ყველაზე ცნობილი თვისებრივი რეაქცია პოლიჰიდრულ სპირტებზე არის მათი ურთიერთქმედება სპილენძის (II) ჰიდროქსიდთან. ჰიდროქსიდი იხსნება, წარმოიქმნება მუქი ლურჯი ქელატური კომპლექსი. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ალდეჰიდებისგან განსხვავებით, პოლიჰიდრული სპირტები რეაგირებენ სპილენძის (II) ჰიდროქსიდთან გათბობის გარეშე. მაგალითად, გლიცერინის დამატებისას წარმოიქმნება სპილენძის (II) გლიცერატი: 
კარბონილის ნაერთები (ოქსო ნაერთები) -ეს არის ნახშირწყალბადების წარმოებულები, რომლებიც შეიცავს კარბონილის ჯგუფს C=O მოლეკულაში
Oxosoed იყოფა ალდეჰიდებად და კეტონებად. ალდეჰიდები არის ნაერთის ორგანო, რომლის მოლეკულები შეიცავს ალდეჰიდის ჯგუფს, რომელიც დაკავშირებულია ნახშირწყალბადის რადიკალთან C = O R-I ვერცხლის ოქსიდის ამიაკის ხსნარით (1) და სპილენძის სულფატის ტუტე ხსნართან (2) არის მაღალი ხარისხის ხსნარები. .
CH 3 -CHO + 2OH -t->CH 3 -COOH + 2Ag ↓ + 4NH 3 + H 2 O ვერცხლის სარკის რეაქცია
რეაქციის დროს მეთანის მჟავა იჟანგება ნახშირმჟავად, რომელიც იშლება ნახშირორჟანგად და წყალში:
HCOOH + 2OH -t-> CO 2 + 2H 2 O + 4NH 3 + 2Ag↓
გარდა ვერცხლის სარკის რეაქციისა, ასევე ხდება რეაქცია სპილენძის (II) ჰიდროქსიდთან Cu(OH) 2 . ამისათვის ალდეჰიდი ემატება ახლად მომზადებულ სპილენძის (II) ჰიდროქსიდს და ნარევი თბება:
CuSO 4 + 2NaOH --> Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2 ↓
CH 3 -CHO + 2Cu(OH) 2 -t-> CH 3 -COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O
სპილენძის ოქსიდი (I) Cu 2 O ნალექები - წითელი ნალექი. ალდეჰიდების განსაზღვრის კიდევ ერთი მეთოდია რეაქცია კალიუმის ტეტრაიოდომერკურატის (II) ტუტე ხსნართან, რომელიც ჩვენთვის ცნობილია წინა სტატიიდან, როგორც ნესლერის რეაგენტი:
CH 3 -CHO + K 2 + 3KOH --> CH 3 -COOK + Hg↓ + 4KI + 2H 2 კარბოქსილის მჟავები- ეს არის ნახშირწყალბადების წარმოებულები, რომლებიც შეიცავს COOH კარბოქსილის ჯგუფის ფუნქციას. ფორმულა: ნახშირწყალბადის რადიკალის აგებულებიდან გამომდინარე, კარბოქსილის მჟავები იყოფა გაჯერებულ R = ალკილ, უჯერი - უჯერი ნახშირწყალბადების წარმოებულებად, არომატულებად. აზოტის შემცველი ორგანული ნაერთები. ამინები არის ამიაკის (NH 3) წარმოებულები, რომელთა მოლეკულაში წყალბადის ერთი, ორი ან სამი ატომი იცვლება ნახშირწყალბადის რადიკალებით. ამინომჟავები არის ნახშირწყალბადების წარმოებულები, რომლებიც შეიცავს ამინო ჯგუფებს (-NH 2) და კარბოქსის ჯგუფებს. ხარისხობრივი რეაქციები ამინებზე.
არ არის ხარისხობრივი რეაქციები ამინებზე (ანილინის გარდა). თქვენ შეგიძლიათ დაამტკიცოთ ამინის არსებობა ლურჯი ლაკმუსის შეღებვით. თუ ამინების აღმოჩენა შეუძლებელია, მაშინ შესაძლებელია პირველადი ამინის მეორადისაგან განასხვავოთ აზოტის მჟავა HNO 2-თან ურთიერთქმედებით. ჯერ უნდა მოხარშოთ და შემდეგ დაუმატოთ ამინი:
NaNO 2 + HCl --> NaCl + HNO 2 პირველადი იძლევა აზოტს N 2: CH 3 -NH 2 + HNO 2 --> CH 3 -OH + N 2 + H 2 O მეორადი - ალკილნიტროზამინები - ნივთიერებები მძაფრი სუნით (ამისთვის მაგალითად, დიმეთილნიტროზოამინი):
CH 3 -NH-CH 3 + HNO 2 --> CH 3 -N (NO) -CH 3 + H 2 O მესამეული ამინები არ რეაგირებენ HNO 2-თან რბილ პირობებში. ანილინი წარმოქმნის ნალექს ბრომის წყლის დამატებისას:
C 6 H 5 NH 2 + 3Br 2 --> C6H 2 NH 2 (Br) 3 ↓ + 3HBr
ჰიდროქსი მჟავები
ჰიდროქსი მჟავებიორგანულ კარბოქსილის მჟავებს უწოდებენ,
ჯგუფები. კარბოქსილის ჯგუფების რაოდენობა განსაზღვრავს ჰიდროქსი მჟავას ფუძეულობას. მიერ
ჰიდროქსილების რაოდენობა, მათ შორის კარბოქსილის ჯგუფების ნაწილი;
განსაზღვრავს ჰიდროქსი მჟავების ატომურობას.
უმარტივეს ჰიდროქსი მჟავებს ჩვეულებრივ უწოდებენ მათ ბუნებრივ
წყარო.
Მაგალითად:
რძემჟავა არის მონობაზური, დიატომიური მჟავა;
აღმოაჩინა Sheele-მ არაჟანში, საიდანაც მიიღო სახელი.
HOOC-CH2-CH COOH
ოჰ-ვაშლი, ორძირიანი, ტომობრივი
( გვხვდება ვაშლში).
HOOC-CH-CH COOH
ჰო ოჰ- ღვინის მჟავა, ორფუძიანი, ტეტრაჰიდრული
(იზოლირებული იყო "ტარტარისგან" - წარმოების დროს მიღებული ნარჩენებისგან
და ყურძნის ღვინოების დაძველება).
HOOC-CH2-C CH2COOH
ლიმონის მჟავა, ფუძე,
ტეტრაატომური, იზოლირებული იყო ლიმონის ფოთლებისგან.
ძალიან ხშირად, ჰიდროქსი მჟავებს უწოდებენ ჰიდროქსი წარმოებულებს.
შესაბამისი კარბოქსილის მჟავები. პოზიციიდან გამომდინარე
ჰიდროქსი ჯგუფები კარბოქსილთან მიმართებაში განასხვავებენ α-, β-, γ- და ა.შ.
ჰიდროქსი მჟავები (ჰიდროქსი - IUPAC-ის მიხედვით).
როგორ მივიღოთ
1. ჰალოგენირებული მჟავების ჰიდროლიზი.
ეს არის α-ჰიდროქსი მჟავების სინთეზის მოსახერხებელი გზა, α- ხელმისაწვდომობის გამო.
ჰალოგენირებული მჟავები.
2. მიღება ალდეჰიდებიდან, კეტონებიდან(ციანოჰიდრინის სინთეზი, მიღება α-
ჰიდროქსი მჟავები).
3. ოქსიომჟავების აღდგენა.
4. ისამინომჟავები.
5. უჯერი მჟავებისგან.
6. ჰიდროქსიალდეჰიდების (ალდოლების) და გლიკოლების დაჟანგვა.
მაგალითად, ვერცხლის ოქსიდით ამიაკის ხსნარში, მიიღება ჰიდროქსი მჟავები
განსხვავებული სტრუქტურით შესაბამისი ჯგუფების პოზიციიდან გამომდინარე
თავდაპირველ კავშირში:
7. მჟავების დაჟანგვა მესამეული ნახშირბადის ატომით, რომელიც მდებარეობს α-
პოზიცია კარბოქსილის მიმართ.
8. ჰიდროლიზლაქტონები.
ციკლოჰექსანონი-კაპროლაქტონი 6-ჰიდროქსიჰექსანური მჟავა
ბევრი ჰიდროქსი მჟავა მიიღება კონკრეტული მეთოდებით ან
მოპოვებული მცენარეული და ცხოველური პროდუქტებისგან.
ორგანული გარდაქმნების ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული და მნიშვნელოვანი მექანიზმი არის ნუკლეოფილური ჩანაცვლება გაჯერებული ნახშირბადის ატომში. ამ პროცესის შედეგად $Z$ ტოვებს ჯგუფებს $RZ$ ორგანულ სუბსტრატებში, რომლებიც შეიცავს $C_sp3-Z$ ობლიგაციებს, იცვლება $Nu$ ნუკლეოფილური რეაგენტებით: ისე, რომ ნუკლეოფილების წყვილი $RNu$-ში. რეაქციის პროდუქტები იქცევა $\sigma$-ობლიგაციების ელექტრონულ წყვილებად $C-Nu$, ხოლო ელექტრონული წყვილი $s$-ობლიგაციების $C-Z$ ხდება ცალკეული წყვილები, რომლებიც ტოვებენ გამყოფ ჯგუფებს:
$Z$-ის დატოვებულ ჯგუფებს ხშირად უწოდებენ ნუკლეოფუგებს ("მობილურს ნუკლეოფილების სახით"). კარგ წასასვლელ ჯგუფს აქვს მაღალი ბირთვული გამონაყარი, ღარიბ წასვლის ჯგუფს აქვს დაბალი ბირთვული წარმოშობა. მაღალი ბირთვის მქონე ჯგუფებში შედის ტრიფლატი (OTf) ჯგუფი, რომელიც ტოვებს $Z^-=CF_3SO_3^-$ ანიონების სახით, ასევე ფტორსულფონატი $FSO_3^-$, p-toluenesulfonate ან tosylate (OTs-), და ა.შ. დაბალი ბირთვულობის ჯგუფებში შედის აცეტატური ჯგუფი, $(RCOO^-)$ კარბოქსილატის იონები და $F^-$.
ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები კლასიფიცირდება სუბსტრატებში ან ნუკლეოფილებში მუხტების ცვლილებისა და ჩანაცვლების მექანიზმების ტიპის მიხედვით.
ნუკლეოფილური შემცვლელი რეაქციების კლასიფიკაცია მუხტის კრიტერიუმის მიხედვით
დამუხტვის მახასიათებლის მიხედვით, ასეთი რეაქციები იყოფა ოთხ ჯგუფად.
კათიონური სუბსტრატები - ნეიტრალური ნუკლეოფილები
$Nu: + RZ^+ \Nu^+-R + Z:^-$
Მაგალითად:
კათიონური სუბსტრატები - ანიონური ნუკლეოფილები
$Nu:^- + RZ^+ \NuR + Z:$
Მაგალითად:
ნეიტრალური სუბსტრატების ურთიერთქმედება ნეიტრალურ ნუკლეოფილებთან
$Nu: + RZ \to Nu^+-R + Z^-$
Მაგალითად:
ნეიტრალური სუბსტრატების ურთიერთქმედება ანიონურ ნუკლეოფილებთან
$Nu:^- + RZ \to NuR + Z:^-$
Მაგალითად:
ერთი ჰალოგენის მეორეთი ჩანაცვლება
იზოტოპური და ჯგუფური გაცვლა
შენიშვნა 1
რეაქციების ზემოაღნიშნული ჩამონათვალიდან გამომდინარეობს, რომ სხვადასხვა ნუკლეოფილური შემცვლელი რეაქციების დახმარებით შესაძლებელია ალიფატური სერიის ნაერთების პრაქტიკულად ნებისმიერი კლასის სინთეზირება.
ნუკლეოფილური შემცვლელი რეაქციების კლასიფიკაცია რეაქციის მექანიზმის ტიპის მიხედვით
ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციების მექანიზმების ტიპებიდან გამომდინარე, ისინი შეიძლება დაიყოს ბიმოლეკულებად, რომლებიც აღინიშნება $S_N2$. ასევე მონომოლეკულური, რომლებიც მითითებულია როგორც $S_N1$.
გარდა ამისა, ორგანული რეაქციები შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად:
- იზომერიზაცია და გადაწყობა,
- დისოციაცია და რეკომბინაცია,
- ჩანაცვლებები.
ამ კლასიფიკაციაში SN2 მექანიზმით მიმდინარე რეაქციები მიეკუთვნება მესამე კატეგორიას, ხოლო SNl მექანიზმით მიმდინარე რეაქციები მეორეს:
ნუკლეოფილური ჩანაცვლების მნიშვნელობა
ნუკლეოფილური ჩანაცვლების მექანიზმების შესწავლა განსაკუთრებულ როლს ასრულებს ორგანული ქიმიის რეაქციების შესახებ იდეების განვითარებაში და ამავე დროს ისინი წარმოადგენენ შესწავლილ ტრანსფორმაციების ყველაზე დეტალურ ტიპებს. ნუკლეოფილური ალიფატური ჩანაცვლების მექანიზმების კვლევა დაიწყო 1930-იანი წლების შუა ხანებში ორი გამოჩენილი მეცნიერის, K.K. Ingold-ისა და E.D. Hughes-ის მიერ. ისინი ფლობენ ბრწყინვალე ფუნდამენტურ ნამუშევრებს, რომლებიც ქმნიან ორგანული ქიმიის ოქროს ფონდს. შემდგომში ინგოლდისა და ჰიუზის კვლევები მნიშვნელოვნად შეიცვალა და მათმა თეორიებმა არაერთი ცვლილება განიცადა. მაგრამ ამ მეცნიერების წინადადება ჩანაცვლების მექანიზმების კლასიფიკაციის შესახებ $S_N2-$ და $S_N1-$ ტიპებად კვლავ აქტუალური და სამართლიანია.
