Organik reaktsiyalar uchun turli xil tasniflash tizimlari mavjud bo'lib, ular har xil xususiyatlarga asoslanadi. Ular orasida quyidagi tasniflar mavjud:
- tomonidan reaksiyaning yakuniy natijasi, ya'ni substrat strukturasining o'zgarishi;
- tomonidan reaktsiya mexanizmi, ya'ni bog'lanishning uzilish turi va reaktivlar turi bo'yicha.
Organik reaksiyada o'zaro ta'sir qiluvchi moddalar quyidagilarga bo'linadi reaktiv Va substrat. Bunday holda, reagent substratga hujum qiladi deb hisoblanadi.
TA’RIF
Reaktiv- ob'ektga - substratga ta'sir qiluvchi va undagi kimyoviy bog'lanishning o'zgarishiga olib keladigan modda. Reaktivlar radikal, elektrofil va nukleofillarga bo'linadi.
TA’RIF
Substrat, odatda yangi bog'lanish uchun uglerod atomini ta'minlovchi molekula deb hisoblanadi.
REAKSIYALARNING YaXOGI NATIJASIGA KO'R TANIFI (SUBSTRAT TUZILISHINI O'ZGARTIRISH)
Organik kimyoda yakuniy natijaga va substrat tuzilishining o'zgarishiga ko'ra to'rt turdagi reaktsiyalar ajratiladi: qo'shish, almashtirish, ajratish, yoki bartaraf etish(ingliz tilidan bartaraf etish- olib tashlash, ajratish) va qayta tashkil etish (izomerizatsiya)). Bu tasnif noorganik kimyodagi reaksiyalarning tarkibini oʻzgartirgan yoki oʻzgartirmagan holda boshlangʻich reagentlar va hosil boʻlgan moddalar soniga koʻra tasnifiga oʻxshaydi. Yakuniy natijaga ko'ra tasniflash rasmiy mezonlarga asoslanadi, chunki stoxiometrik tenglama, qoida tariqasida, reaktsiya mexanizmini aks ettirmaydi. Noorganik va organik kimyodagi reaksiya turlarini solishtiramiz.
Noorganik kimyoda reaksiya turi | Misol | Organik kimyoda reaksiya turi | Turli xillik va misol Reaksiyalar |
|---|---|---|---|
1. Ulanish | C l2 + H2 = 2 H C l | Bir nechta ulanishlar orqali ulanish | Gidrogenatsiya |
Gidrogalogenlash
|
|||
Galogenlash
|
|||
Hidratsiya
|
|||
2. parchalanish | 2
H2
O=2 H2
+
O2
| Yo'q qilish | Dehidrogenatsiya
|
Dehidrogalogenatsiya
|
|||
Degalogenatsiya
|
|||
Suvsizlanish
|
|||
3. Almashtirish | Z n + 2 H C l =ZnCl2+H2 | O'zgartirish |
|
4. Ayirboshlash (maxsus holat - zararsizlantirish) | H2 S O4 + 2 N a O H=N a 2 S O 4 + 2 H 2 O | maxsus holat - esterifikatsiya |
|
5. Allotropizatsiya | grafit ⇔ olmos Pqizil⇔ Poq P qizil ⇔ P oq Sromb.⇔ Splast. Srhomb.⇔Splastik | Izomerizatsiya | Izomerizatsiya alkanlar
|
n) ularni boshqalar bilan almashtirmasdan.
Qaysi atomlarning bo'linishiga qarab - qo'shnilar C–C yoki ikki yoki uch yoki undan ortiq uglerod atomlari bilan ajratilgan - C–C–C– C–, –C–C–C–C– C–, bilan birikmalar hosil qilishi mumkin bir nechta obligatsiyalar va yoki siklik birikmalar. Alkilgalogenidlardan vodorod galogenidlarini yoki spirtlardan suvni yo'q qilish Zaytsev qoidasiga ko'ra sodir bo'ladi.
TA’RIF
Zaitsev hukmronligi: Vodorod atomi H eng kam vodorodlangan uglerod atomidan chiqariladi.
Masalan, vodorod bromid molekulasining yo'q qilinishi qo'shni atomlardan ishqor ishtirokida sodir bo'ladi, natijada natriy bromid va suv hosil bo'ladi.
TA’RIF
Qayta guruhlash- molekuladagi atomlarning nisbiy joylashuvining o'zgarishiga, ko'p bog'larning harakati yoki ularning ko'pligining o'zgarishiga olib keladigan kimyoviy reaktsiya.
Qayta tartibga solish molekulaning atom tarkibini saqlab (izomerizatsiya) yoki uni o'zgartirganda amalga oshirilishi mumkin.
TA’RIF
Izomerizatsiya- uglerod skeletining strukturaviy o'zgarishi orqali kimyoviy birikmaning izomerga aylanishiga olib keladigan qayta tartibga solish reaktsiyasining alohida holati.
Qayta tartibga solish gomolitik yoki geterolitik mexanizm bilan ham sodir bo'lishi mumkin. Molekulyar oʻzgarishlarni turli mezonlarga koʻra tasniflash mumkin, masalan, tizimlarning toʻyinganligi, koʻchib yuruvchi guruhning tabiati, stereospesifiklik va boshqalar.Koʻpgina qayta joylashish reaksiyalarining oʻziga xos nomlari bor – Klaisen qayta tashkil etilishi, Bekmanning qayta tuzilishi va boshqalar.
Izomerizatsiya reaktsiyalari sanoat jarayonlarida, masalan, benzinning oktan sonini oshirish uchun neftni qayta ishlashda keng qo'llaniladi. Izomerlanishga misol sifatida transformatsiyani keltirish mumkin n-oktandan izooktanga:
ORGANIK REAKSIYALARNING REAGENT TURI BO'YICHA TASNIFI
UZILISh
Organik birikmalardagi bog‘larning parchalanishi gomolitik yoki geterolitik bo‘lishi mumkin. 
TA’RIF
Gomolitik bog'lanishning ajralishi- bu bo'shliq bo'lib, buning natijasida har bir atom juftlashtirilmagan elektron oladi va o'xshash elektron tuzilishga ega bo'lgan ikkita zarracha hosil bo'ladi - erkin radikallar.
Gomolitik uzilish qutbsiz yoki zaif qutbga xosdir C-C, Cl-Cl, C-H kabi bog'lar va katta miqdorda energiya talab qiladi.
Ajralmagan elektronga ega bo'lgan hosil bo'lgan radikallar yuqori reaktivdir, shuning uchun bunday zarralar ishtirokida sodir bo'ladigan kimyoviy jarayonlar ko'pincha "zanjirli" xususiyatga ega, ularni nazorat qilish qiyin va reaktsiya natijasida o'rinbosar mahsulotlar to'plami paydo bo'ladi. . Shunday qilib, metan xlorlanganda, o'rnini bosuvchi mahsulotlar xlorometan bo'ladi C H3 C l CH3Cl, diklorometan C H2 C l2 CH2Cl2, xloroform C H C l3 CHCl3 va uglerod tetraklorid C C l4 CCl4. Erkin radikallar ishtirokidagi reaktsiyalar kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishining almashinuv mexanizmi orqali boradi.
Bunday bog'lanishning uzilishi paytida hosil bo'lgan radikallar sabab bo'ladi radikal mexanizm reaktsiyaning borishi. Radikal reaktsiyalar odatda yuqori haroratda yoki nurlanishda (masalan, yorug'lik) sodir bo'ladi.
Yuqori reaktivlik tufayli erkin radikallar inson tanasiga salbiy ta'sir ko'rsatishi, hujayra membranalarini yo'q qilishi, DNKga ta'sir qilishi va erta qarishni keltirib chiqarishi mumkin. Bu jarayonlar, birinchi navbatda, lipid peroksidatsiyasi, ya'ni hujayra membranasi ichida yog' hosil qiluvchi ko'p to'yinmagan kislotalar tuzilishini yo'q qilish bilan bog'liq.
TA’RIF
Geterolitik bog'lanishning ajralishi- bu bo'shliq bo'lib, unda elektron jufti ko'proq elektron manfiy atom bilan qoladi va ikkita zaryadlangan zarrachalar hosil bo'ladi - ionlar: kation (musbat) va anion (salbiy).
Kimyoviy reaktsiyalarda bu zarralar "vazifalarini bajaradi. nukleofillar"("fil" - gr dan. sevib qolish) Va " elektrofillar", donor-akseptor mexanizmi bo'yicha reaktsiya sherigi bilan kimyoviy bog'lanish hosil qiladi. Nukleofil zarralar yangi bog'lanish hosil qilish uchun elektron juftlikni ta'minlaydi. Boshqa so'z bilan,
TA’RIF
Nukleofil- elektron yetishmaydigan birikmalar bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyatiga ega bo'lgan elektronga boy kimyoviy reagent.
Nukleofillarga har qanday anionlar misol bo'ladi ( C l− , I− , N O− 3 Cl−,I−,NO3− va boshqalar), shuningdek, yolg'iz elektron juftiga ega bo'lgan birikmalar ( N H3 , H2 O NH3, H2O).
Shunday qilib, aloqa uzilganda, radikallar yoki nukleofillar va elektrofillar hosil bo'lishi mumkin. Bunga asoslanib, organik reaksiyalarning uchta mexanizmi yuzaga keladi.
ORGANIK REAKSIYALAR MEXANIZMLARI
Erkin radikal mexanizmi: reaksiya qachon hosil bo'lgan erkin radikallar tomonidan boshlanadi homolitik yorilish molekuladagi aloqalar.
Eng tipik variant - UV nurlanishida xlor yoki brom radikallarining shakllanishi.
1. Erkin radikallarni almashtirish
metan bromometan
Zanjirning boshlanishi
Zanjirning o'sishi
Ochiq kontur
2. Erkin radikal qo'shilishi
eten polietilen
Elektrofil mexanizmi: reaksiya natijasida musbat zaryad oladigan elektrofil zarrachalar bilan boshlanadi geterolitik yorilish kommunikatsiyalar. Barcha elektrofillar Lyuis kislotalaridir.
Bunday zarralar ta'siri ostida faol shakllanadi Lyuis kislotalari, bu zarrachaning musbat zaryadini kuchaytiradi. Ko'pincha ishlatiladi A l C l3 , F e C l3 , F e B r3 ,ZnC l2 AlCl3, FeCl3, FeBr3, ZnCl2, katalizator funktsiyalarini bajarish.
Elektrofil zarrachaning hujum joyi bu molekulaning elektron zichligi oshgan qismlari, ya'ni ko'p aloqa va benzol halqasi.
Elektrofil almashtirish reaktsiyalarining umumiy shaklini tenglama bilan ifodalash mumkin:
1. Elektrofil almashtirish
benzol bromobenzol
2. Elektrofil ulanish
propen 2-bromopropan
propin 1,2-dikloropropen
Nosimmetrik to'yinmagan uglevodorodlarga qo'shilish Markovnikov qoidasiga muvofiq sodir bo'ladi.
TA’RIF
Markovnikov qoidasi: HX shartli formulali murakkab moddalar molekulalarining nosimmetrik alkenlariga qo'shimcha ravishda (bu erda X - halogen atomi yoki gidroksil guruhi OH-), vodorod atomi qo'sh bog'da eng ko'p vodorodlangan (eng ko'p vodorod atomlarini o'z ichiga olgan) uglerod atomiga qo'shiladi. , va X eng kam vodorodlangan.
Masalan, propen molekulasiga vodorod xlorid HCl qo'shilishi C H3 – C H = C H2 CH3–CH=CH2.
Reaktsiya elektrofil qo'shilish mexanizmi bilan davom etadi. Elektron beruvchi ta'sir tufayli C H3 CH3-guruh, substrat molekulasidagi elektron zichligi markaziy uglerod atomiga (induktiv effekt), so'ngra qo'sh bog'lar tizimi bo'ylab - terminal uglerod atomiga siljiydi. C H2 CH2-guruhlar (mezomerik effekt). Shunday qilib, ortiqcha manfiy zaryad aynan shu atomda joylashgan. Shuning uchun hujum vodorod protonidan boshlanadi H+ H+, bu elektrofil zarrachadir. Musbat zaryadlangan karben ioni hosil bo'ladi [C H3 – C H – C H3 ] + + , unga xlor anioni qo'shiladi C l− Cl−.
TA’RIF
Markovnikov qoidasidan istisnolar: qo‘shilish reaksiyasi qo‘sh bog‘ning uglerod atomiga qo‘shni bo‘lgan uglerod atomi elektron zichligini qisman o‘zlashtirgan birikmalarni o‘z ichiga olgan bo‘lsa, ya’ni sezilarli elektron tortib oluvchi ta’sir ko‘rsatadigan o‘rinbosarlar ishtirokida bo‘lsa, qo‘shilish reaksiyasi Markovnikov qoidasiga zid bo‘ladi. (-C C l3 , – C N, – C O O H(–CCl3,–CN,–COOH va boshq.).
Nukleofil mexanizm: reaktsiya manfiy zaryadga ega bo'lgan nukleofil zarralar bilan boshlanadi, natijada hosil bo'ladi geterolitik yorilish kommunikatsiyalar. Barcha nukleofillar - Lyuis asoslari.
Nukleofil reaktsiyalarda reagent (nukleofil) atomlardan birida erkin juft elektronga ega va neytral molekula yoki aniondir ( H a l– , O H– , R O− , R S– , R C O O– , R– , C N – , H2 O, R O H, N H3 , R N H2 Hal–,OH–,RO−,RS–,RCOO–,R–,CN–,H2O,ROH,NH3,RNH2 va boshq.).
Nukleofil substratdagi atomga eng past elektron zichlikka ega (ya'ni qisman yoki to'liq musbat zaryad bilan) hujum qiladi. Nukleofil almashtirish reaktsiyasining birinchi bosqichi karbokatiya hosil qilish uchun substratning ionlanishidir. Bunday holda, nukleofilning elektron juftligi tufayli yangi bog'lanish hosil bo'ladi va eskisi geterolitik parchalanishdan so'ng kationni yo'q qiladi. Nukleofil reaktsiyaga misol sifatida nukleofil almashtirish (belgi SN SN) to'yingan uglerod atomida, masalan, brom hosilalarining ishqoriy gidrolizi.
1. Nukleofil almashtirish
2. Nukleofil qo'shilish
etanal siyanogidrin
manba http://foxford.ru/wiki/himiya
Organik moddalarning reaktsiyalarini rasmiy ravishda to'rtta asosiy turga bo'lish mumkin: almashtirish, qo'shish, yo'q qilish (eliminatsiya) va qayta tartibga solish (izomerizatsiya). Ko'rinib turibdiki, organik birikmalarning barcha reaktsiyalarini taklif qilingan tasnifga (masalan, yonish reaktsiyalari) qisqartirish mumkin emas. Biroq, bunday tasnif sizga allaqachon tanish bo'lgan noorganik moddalar o'rtasida yuzaga keladigan reaktsiyalar bilan o'xshashlikni o'rnatishga yordam beradi.
Odatda, reaksiyada ishtirok etadigan asosiy organik birikma deyiladi substrat, va boshqa reaksiya komponenti shartli ravishda hisoblanadi reaktiv.
Almashtirish reaksiyalari
Almashtirish reaksiyalari- bu asl molekulada (substratda) bitta atom yoki atomlar guruhini boshqa atomlar yoki atomlar guruhlari bilan almashtirishga olib keladigan reaktsiyalar.
O'zgartirish reaktsiyalari alkanlar, sikloalkanlar yoki arenlar kabi to'yingan va aromatik birikmalarni o'z ichiga oladi. Keling, bunday reaktsiyalarga misollar keltiraylik.
Yorug'lik ta'sirida metan molekulasidagi vodorod atomlari halogen atomlari bilan almashtirilishi mumkin, masalan, xlor atomlari:
Vodorodni galogen bilan almashtirishning yana bir misoli benzolning bromobenzolga aylanishidir:
Ushbu reaksiya tenglamasini boshqacha yozish mumkin:
Ushbu yozuv shaklida reaktivlar, katalizatorlar va reaksiya sharoitlari strelka tepasida, noorganik reaksiya mahsulotlari esa uning ostida yoziladi.
Reaksiyalar natijasida organik moddalardagi almashtirishlar oddiy va murakkab bo'lmagan holda hosil bo'ladi moddalar, noorganik kimyodagi kabi va ikkita murakkab moddalar.
Qo'shilish reaktsiyalari
Qo'shilish reaktsiyalari- bu reaksiyalar bo'lib, natijada reaksiyaga kirishuvchi moddalarning ikki yoki undan ortiq molekulalari bittaga birlashadi.
Alkenlar yoki alkinlar kabi to'yinmagan birikmalar qo'shilish reaktsiyalariga uchraydi. Qaysi molekula reagent vazifasini bajarishiga qarab gidrogenlanish (yoki qaytarilish), galogenlash, gidrogalogenlash, gidratlanish va boshqa qo‘shilish reaksiyalari farqlanadi. Ularning har biri ma'lum shartlarni talab qiladi.
1.Gidrogenlash- vodorod molekulasining ko'p bog'lanish orqali qo'shilishi reaktsiyasi:
2. Gidrogalogenlash- galogen vodorod qo'shilish reaktsiyasi (gidroklorlash):
3. Galogenlash- halogen qo'shilish reaktsiyasi:
4.Polimerizatsiya- kichik molekulyar og'irlikdagi moddaning molekulalari bir-biri bilan qo'shilib, juda yuqori molekulyar og'irlikdagi moddaning molekulalarini - makromolekulalarni hosil qiladigan qo'shilish reaktsiyasining maxsus turi.
Polimerlanish reaktsiyalari - past molekulyar og'irlikdagi moddaning (monomer) ko'plab molekulalarini polimerning yirik molekulalariga (makromolekulyarlariga) birlashtirish jarayonlari.
Polimerlanish reaksiyasiga ultrabinafsha nurlanish taʼsirida etilendan (eten) polietilen olish va radikal polimerlanish inisiatori R.
Organik birikmalar uchun eng xarakterli kovalent bog'lanish atom orbitallari bir-birining ustiga chiqishi va umumiy elektron juftlari hosil bo'lishi natijasida hosil bo'ladi. Buning natijasida ikkita atom uchun umumiy orbital hosil bo'lib, unda umumiy elektron jufti joylashgan. Bog'lanish buzilganda, bu umumiy elektronlarning taqdiri boshqacha bo'lishi mumkin.
Reaktiv zarrachalarning turlari
Bir atomga tegishli bo'lgan juftlashtirilmagan elektronga ega bo'lgan orbital boshqa atomning orbitali bilan qoplanishi mumkin, unda juftlashtirilmagan elektron ham mavjud. Bunday holda, kovalent bog'lanish almashinuv mexanizmiga muvofiq hosil bo'ladi:
Kovalent bog'lanishning almashinish mexanizmi, agar turli atomlarga tegishli bo'lmagan elektronlardan umumiy elektron juft hosil bo'lsa, amalga oshiriladi.
Almashinuv mexanizmi bilan kovalent bog'lanish hosil bo'lishiga qarama-qarshi jarayon bog'lanishning ajralishi bo'lib, unda har bir atomga bitta elektron yo'qoladi (). Natijada, juftlashtirilmagan elektronlarga ega bo'lgan ikkita zaryadsiz zarracha hosil bo'ladi:
Bunday zarralar erkin radikallar deb ataladi.
Erkin radikallar- juftlanmagan elektronlarga ega bo'lgan atomlar yoki atomlar guruhlari.
Erkin radikal reaktsiyalar- bu erkin radikallar ta'sirida va ishtirokida sodir bo'ladigan reaktsiyalar.
Noorganik kimyo kursida bular vodorodning kislorod, galogenlar bilan reaksiyalari va yonish reaksiyalaridir. Ushbu turdagi reaktsiyalar yuqori tezlik va katta miqdorda issiqlik chiqishi bilan tavsiflanadi.
Kovalent bog'lanish donor-akseptor mexanizmi orqali ham hosil bo'lishi mumkin. Yagona juft elektronga ega boʻlgan atomning (yoki anionning) orbitallaridan biri band boʻlmagan orbitalga ega boʻlgan boshqa atomning (yoki kationning) band boʻlmagan orbitali bilan ustma-ust tushadi va kovalent bogʻ hosil boʻladi, masalan:
Kovalent bog'lanishning yorilishi musbat va manfiy zaryadlangan zarrachalarning paydo bo'lishiga olib keladi (); chunki bu holda umumiy elektron juftlikdagi ikkala elektron atomlardan birida qoladi, boshqa atom to'ldirilmagan orbitalga ega:
Keling, kislotalarning elektrolitik dissotsiatsiyasini ko'rib chiqaylik:
Osonlik bilan taxmin qilish mumkinki, bitta juft elektron R: -, ya'ni manfiy zaryadlangan ionga ega bo'lgan zarracha musbat zaryadlangan atomlarga yoki hech bo'lmaganda qisman yoki samarali musbat zaryadga ega bo'lgan atomlarga tortiladi.
Yagona juft elektronli zarralar deyiladi nukleofil moddalar (yadro- "yadro", atomning musbat zaryadlangan qismi), ya'ni yadroning "do'stlari", musbat zaryad.
Nukleofillar(Nu) - samarali musbat zaryadga ega bo'lgan molekulalarning qismlari bilan o'zaro ta'sir qiluvchi yolg'iz elektron juftiga ega bo'lgan anionlar yoki molekulalar.
Nukleofillarga misollar: Cl - (xlorid ioni), OH - (gidroksid anioni), CH 3 O - (metoksid anioni), CH 3 COO - (atsetat anioni).
To'ldirilmagan orbitalga ega bo'lgan zarralar, aksincha, uni to'ldirishga moyil bo'ladi va shuning uchun molekulalarning elektron zichligi oshgan, manfiy zaryadli va yolg'iz elektron juftiga ega bo'lgan qismlariga tortiladi. Ular elektrofillar, elektronning "do'stlari", manfiy zaryad yoki elektron zichligi oshgan zarralardir.
Elektrofillar- to'ldirilmagan elektron orbitalga ega bo'lgan kationlar yoki molekulalar, uni elektronlar bilan to'ldirishga intiladi, chunki bu atomning yanada qulay elektron konfiguratsiyasiga olib keladi.
Hech qanday zarracha to'ldirilmagan orbitali elektrofil emas. Masalan, gidroksidi metall kationlari inert gazlar konfiguratsiyasiga ega va elektron olishga moyil emas, chunki ular past elektronga yaqinlik.
Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, to'ldirilmagan orbital mavjudligiga qaramay, bunday zarralar elektrofil bo'lmaydi.
Asosiy reaktsiya mexanizmlari
Reaksiyaga kirishuvchi zarrachalarning uchta asosiy turi aniqlangan - erkin radikallar, elektrofillar, nukleofillar va uchta mos keladigan reaksiya mexanizmlari:
- erkin radikal;
- elektrofil;
- zerofil.
Reaksiyalarni reaksiyaga kirishuvchi zarrachalar turiga ko‘ra tasniflashdan tashqari, organik kimyoda molekulalarning tarkibini o‘zgartirish tamoyiliga ko‘ra to‘rt turdagi reaksiyalar ajratiladi: qo‘shish, almashtirish, ajratish yoki yo‘q qilish (ingliz tilidan. uchun yo'q qilish- olib tashlash, ajratish) va qayta tartibga solish. Qo'shish va almashtirish har uch turdagi reaktiv turlarning ta'siri ostida sodir bo'lishi mumkinligi sababli, bir nechtasini ajratib ko'rsatish mumkin. asosiyreaktsiyalar mexanizmlari.
Bundan tashqari, nukleofil zarrachalar - asoslar ta'sirida yuzaga keladigan yo'q qilish reaktsiyalarini ko'rib chiqamiz.
6. Yo'q qilish:
Alkenlarning (to'yinmagan uglevodorodlar) o'ziga xos xususiyati ularning qo'shilish reaktsiyalarini o'tkazish qobiliyatidir. Ushbu reaktsiyalarning aksariyati elektrofil qo'shilish mexanizmi bilan davom etadi.
Gidrogalogenlash (galogen qo'shilishi vodorod):
Alkenga galogen vodorod qo'shilganda vodorod ko'proq vodorodlanganga qo'shiladi uglerod atomi, ya'ni atomlari ko'proq bo'lgan atom vodorod, va halogen - kamroq vodorodlangan.
U atom orbitallari bir-birining ustiga chiqqanda va umumiy elektron juftlarini hosil qilganda hosil bo'ladi. Buning natijasida ikkita atom uchun umumiy orbital hosil bo'ladi, unda umumiy juft elektronlar mavjud. Bog'lanish buzilganda, bu umumiy elektronlarning taqdiri boshqacha bo'lishi mumkin.
Kovalent bog'lanish hosil bo'lishining almashinuv mexanizmi. Gomolitik bog'lanishning ajralishi
Bir atomga tegishli bo'lgan juftlashtirilmagan elektronga ega bo'lgan orbital boshqa atomning orbitali bilan qoplanishi mumkin, unda juftlashtirilmagan elektron ham mavjud. Bunday holda, kovalent bog'lanish almashinuv mexanizmiga muvofiq hosil bo'ladi:
N· + ·N -> N: N yoki N-N
Kovalent bog'lanishning almashinish mexanizmi, agar turli atomlarga tegishli bo'lmagan elektronlardan umumiy elektron juft hosil bo'lsa, amalga oshiriladi.
Almashinuv mexanizmi orqali kovalent bog'lanish hosil bo'lishiga qarama-qarshi jarayon bog'lanishning parchalanishi bo'lib, bunda har bir atomga bittadan elektron yo'qoladi. Natijada, juftlashtirilmagan elektronlarga ega bo'lgan ikkita zaryadsiz zarracha hosil bo'ladi:
Bunday zarralar erkin radikallar deb ataladi.
Erkin radikallar- juftlanmagan elektronlarga ega bo'lgan atomlar yoki atomlar guruhlari.
Erkin radikallar hosil bo'ladigan kovalent bog'lanishning ajralish mexanizmi gemolitik yoki gomoliz deb ataladi (homo - bir xil, ya'ni bog'lanishning bu turi bir xil zarrachalarning paydo bo'lishiga olib keladi).
Erkin radikallar ta'sirida va ishtirokida sodir bo'ladigan reaktsiyalar deyiladi erkin radikal reaktsiyalar.
Gidroksil anioni qisman musbat zaryad to’plangan uglerod atomiga tortiladi (uglerod atomiga hujum qiladi) va bromni, aniqrog’i, bromid anionini almashtiradi.
1-xlorpropan molekulasida C-Cl bog'idagi elektron juftligi kattaroq elektr manfiyligi tufayli xlor atomi tomon siljiydi. Bunday holda, qisman musbat zaryad olgan uglerod atomi (§+) bog'langan uglerod atomidan elektronlarni oladi, bu esa, o'z navbatida, quyidagilardan:
Shunday qilib, induktiv ta'sir sxema orqali uzatiladi, lekin tezda yo'qoladi: uchta st-ulanishdan keyin amalda kuzatilmaydi.
Keling, yana bir reaktsiyani ko'rib chiqaylik - etenga vodorod bromid qo'shilishi:
CH2=CH2 + HBr -> CH3-CH2Br
Ushbu reaktsiyaning dastlabki bosqichida ko'p bog'lanishni o'z ichiga olgan molekulaga vodorod kationi qo'shiladi:
CH2=CH2 + H+ -> CH2-CH3
N-bog'ning elektronlari bitta uglerod atomiga o'tdi va qo'shnisi musbat zaryadga ega bo'ldi, to'ldirilmagan orbital.
Bunday zarrachalarning barqarorligi uglerod atomidagi musbat zaryad qanchalik yaxshi kompensatsiyalanganligi bilan belgilanadi. Bu kompensatsiya a-bog'ning elektron zichligining musbat zaryadlangan uglerod atomiga siljishi, ya'ni ijobiy induktiv effekt (+1) tufayli yuzaga keladi. 
Atomlar guruhi, bu holda elektron zichligi olinadigan metil guruhi, +1 bilan belgilanadigan donor effektiga ega.
Mezomerik effekt. Ba'zi atomlar yoki guruhlar boshqalarga ta'sir qilishning yana bir usuli bor - mezomer effekti yoki konjugatsiya effekti.
1,3 butadien molekulasini ko'rib chiqing:
CH2=CH CH=CH2
Ma'lum bo'lishicha, bu molekuladagi qo'sh bog'lar shunchaki ikkita qo'sh bog' emas! Ular yaqin bo'lgani uchun, bir-birining ustiga chiqadi P-qo‘shni qo‘sh bog‘lar tarkibiga kiruvchi bog‘lar va barcha to‘rtta uglerod atomlari uchun umumiy bog‘ hosil bo‘ladi P- elektron bulut. Bunday holda, tizim (molekula) yanada barqaror bo'ladi. Ushbu hodisa konjugatsiya deb ataladi (bu holda P - P- juftlash). 
Qo'shimcha qoplama, bitta o-bog' bilan ajratilgan n-bog'larning konjugatsiyasi ularning "o'rtacha" ga olib keladi. Markaziy oddiy bog'lanish qisman "juft" xarakterga ega bo'lib, kuchliroq va qisqaroq bo'ladi va qo'sh bog'lar biroz zaiflashadi va uzaytiriladi.
Konjugatsiyaning yana bir misoli, qo'sh bog'lanishning yagona juft elektronga ega bo'lgan atomga ta'siri.
Masalan, karboksilik kislota dissotsilanganda kislorod atomida yakka elektron juft qoladi:
Bu dissotsilanish jarayonida hosil bo'lgan anionning barqarorligining oshishiga va kislota kuchining oshishiga olib keladi.
n-bog'lar yoki yolg'iz elektron juftlari ishtirok etgan konjugatsiyalangan tizimlarda elektron zichligining siljishi mezomer effekti (M) deb ataladi.
Asosiy reaktsiya mexanizmlari
Biz reaksiyaga kirishuvchi zarralarning uchta asosiy turini aniqladik - erkin radikallar, elektrofillar, nukleofillar va uchta mos keladigan reaksiya mexanizmlari:
erkin radikallar;
elektrofil;
nukleofil.
Reaksiyalarni reaksiyaga kirishuvchi zarrachalar turiga ko‘ra tasniflashdan tashqari, organik kimyoda molekulalarning tarkibini o‘zgartirish tamoyiliga asoslangan to‘rt turdagi reaksiyalar mavjud: qo‘shish, almashtirish, yo‘q qilish yoki yo‘q qilish (inglizchadan yo‘q qilish – olib tashlash, bo‘lish). o'chirilgan) va qayta tartibga solish. Qo'shish va almashtirish har uch turdagi reaktiv zarrachalar ta'sirida sodir bo'lishi mumkinligi sababli, bir nechta asosiy reaktsiya mexanizmlarini ajratib ko'rsatish mumkin.
Bundan tashqari, nukleofil zarrachalar - asoslar ta'sirida yuzaga keladigan yo'q qilish reaktsiyalarini ko'rib chiqamiz.
1. Kovalent bog'lanishning gomolitik va geterolitik ajralishlari nima? Ular kovalent bog'lanishning qanday mexanizmlari uchun xosdir?
2. Elektrofillar va nukleofillar nima deyiladi? Ularga misollar keltiring.
3. Mezomer va induktiv effektlar qanday farqlanadi? Ushbu hodisalar A. M. Butlerovning organik moddalar molekulalaridagi atomlarning o'zaro ta'siri haqidagi organik birikmalar tuzilishi nazariyasining pozitsiyasini qanday ko'rsatadi?
4. Induktiv va mezomer effekt tushunchalari nuqtai nazaridan molekulalardagi atomlarning o‘zaro ta’sirini ko‘rib chiqing:
Xulosalaringizni kimyoviy reaksiya tenglamalariga misollar bilan tasdiqlang.
Dars mazmuni dars yozuvlari qo'llab-quvvatlovchi ramka dars taqdimoti tezlashtirish usullari interaktiv texnologiyalar Amaliyot topshiriq va mashqlar o'z-o'zini tekshirish seminarlari, treninglar, keyslar, kvestlar uy vazifalarini muhokama qilish savollari talabalar tomonidan ritorik savollar Tasvirlar audio, videokliplar va multimedia fotosuratlar, rasmlar, grafikalar, jadvallar, diagrammalar, hazil, latifalar, hazillar, komikslar, masallar, maqollar, krossvordlar, iqtiboslar Qo'shimchalar tezislar maqolalar qiziq beshiklar uchun fokuslar darsliklar asosiy va qo'shimcha atamalar lug'ati boshqa Darslik va darslarni takomillashtirishdarslikdagi xatolarni tuzatish darslikdagi parchani, darsdagi innovatsiya elementlarini yangilash, eskirgan bilimlarni yangilari bilan almashtirish Faqat o'qituvchilar uchun mukammal darslar yil uchun kalendar rejasi, uslubiy tavsiyalar, muhokama dasturlari Integratsiyalashgan darslarCH 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
Qo'shilish reaktsiyalari
Bunday reaktsiyalar ko'p (ikki yoki uch) bog'langan organik birikmalar uchun xosdir. Ushbu turdagi reaksiyalarga alken va alkinlarga galogenlar, vodorod galoidlari va suvning qo'shilishi reaktsiyalari kiradi.
CH 3 -CH=CH 2 + HCl ---- CH 3 -CH(Cl)-CH 3
Eliminatsiya reaktsiyalari
Bular bir nechta bog'lanishlarning shakllanishiga olib keladigan reaktsiyalardir. Vodorod galogenidlari va suvni yo'q qilishda Zaitsev qoidasi bilan tavsiflangan reaktsiyaning ma'lum bir selektivligi kuzatiladi, unga ko'ra vodorod atomlari kamroq bo'lgan uglerod atomidan vodorod atomi chiqariladi. Misol reaktsiyasi
CH3-CH(Cl)-CH 2 -CH 3 + KOH →CH 3 -CH=CH-CH 3 + HCl
Polimerizatsiya va polikondensatsiya
n(CH 2 =CHCl) (-CH 2 -CHCl)n
Redoks
Oksidlanish reaktsiyalarining eng kuchlisi yonishdir, bu organik birikmalarning barcha sinflariga xos bo'lgan reaktsiya. Bunda yonish sharoitiga qarab uglerod C (soot), CO yoki CO 2 ga oksidlanadi, vodorod esa suvga aylanadi. Biroq, organik kimyogarlar uchun yonishdan ko'ra ancha yumshoq sharoitlarda amalga oshiriladigan oksidlanish reaktsiyalari katta qiziqish uyg'otadi. Qo'llaniladigan oksidlovchi moddalar: Br2 ning suvdagi yoki CCl 4dagi Cl2 eritmalari; KMnO 4 suvda yoki suyultirilgan kislotada; mis oksidi; yangi cho'kma kumush (I) yoki mis (II) gidroksidlari.
3C 2 H 2 + 8KMnO 4 +4H 2 O→3HOOC-COOH + 8MnO 2 + 8KOH
Esterifikatsiya (va uning teskari gidroliz reaktsiyasi)
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. Mexanizmi bo'yicha organik reaksiyalarning tasnifi. Misollar.
Reaktsiya mexanizmi kimyoviy reaktsiyalarning batafsil tavsifini o'z ichiga oladi. Shu bilan birga, qanday kovalent bog'lanishlar, qanday tartibda va qanday tarzda uzilganligi aniqlanadi. Reaksiya jarayonida yangi bog'larning hosil bo'lishi ham diqqat bilan tasvirlangan. Reaktsiya mexanizmini ko'rib chiqishda, birinchi navbatda, reaksiyaga kirishuvchi molekulada kovalent bog'lanishning uzilish usuliga e'tibor bering. Bunday ikkita yo'l bor - homolitik va geterolitik.
Radikal reaktsiyalar kovalent bog'lanishning gomolitik (radikal) bo'linishi bilan davom eting:
Qutbsiz yoki past qutbli kovalent aloqalar (C–C, N–N, C–H) yuqori haroratda yoki yorugʻlik taʼsirida radikal parchalanishga uchraydi. CH 3 radikalidagi uglerod 7 ta tashqi elektronga ega (CH 4 da barqaror oktet qobig'i o'rniga). Radikallar beqaror, ular etishmayotgan elektronni ushlashga moyildirlar (juft yoki oktetgacha). Barqaror mahsulotlarni shakllantirish usullaridan biri bu dimerizatsiya (ikki radikalning kombinatsiyasi):
CH 3 + CH 3 CH 3 : CH 3,
N + N N : N.
Radikal reaktsiyalar - Bular, masalan, alkanlarni xlorlash, bromlash va nitrlash reaksiyalari:
Ion reaktsiyalari geterolitik bog'lanishning parchalanishi bilan sodir bo'ladi. Bunda oraliq uglerod atomida zaryadga ega bo'lgan qisqa muddatli organik ionlar - karbokationlar va karbanionlar hosil bo'ladi. Ion reaktsiyalarida bog'lovchi elektron jufti ajratilmaydi, balki butunlay atomlardan biriga o'tib, uni anionga aylantiradi:
Kuchli qutbli (H–O, C–O) va oson qutblanuvchi (C–Br, C–I) bogʻlanishlar geterolitik boʻlinishga moyil.
Farqlash nukleofil reaktsiyalar (nukleofil– yadro izlash, elektronlar yetishmaydigan joy) va elektrofil reaktsiyalar (elektrofil- elektronlarni qidirish). Muayyan reaksiyaning nukleofil yoki elektrofil ekanligi haqidagi bayonot har doim reaktivga tegishli. Reaktiv- oddiyroq tuzilishga ega bo'lgan reaktsiyada ishtirok etuvchi modda. Substrat- murakkabroq tuzilishga ega bo'lgan boshlang'ich modda. Chiqish guruhi uglerod bilan bog'langan almashtiriladigan iondir. Reaktsiya mahsuloti– yangi uglerod o'z ichiga olgan modda (reaksiya tenglamasining o'ng tomonida yozilgan).
TO nukleofil reagentlar(nukleofillar) manfiy zaryadlangan ionlar, yolgʻiz juft elektronli birikmalar, qoʻsh uglerod-uglerod bogʻli birikmalar kiradi. TO elektrofil reagentlar(elektrofillar)ga musbat zaryadlangan ionlar, toʻldirilmagan elektron qobiqli birikmalar (AlCl 3, BF 3, FeCl 3), karbonil guruhlari boʻlgan birikmalar, galogenlar kiradi. Elektrofillar har qanday atom, molekula yoki yangi bog'lanish jarayonida bir juft elektron qo'shishga qodir bo'lgan iondir. Ion reaktsiyalarining harakatlantiruvchi kuchi qarama-qarshi zaryadlangan ionlarning yoki turli molekulalarning qisman zaryadli (+ va -) bo'laklarining o'zaro ta'siridir.
Har xil turdagi ionli reaksiyalarga misollar.
Nukleofil almashtirish :
Elektrofil almashtirish :
Nukleofil qo'shilish (CN - avval qo'shiladi, keyin H +):
Elektrofil ulanish (Avval H +, keyin X - qo'shiladi):
Nukleofillar (asoslar) ta'sirida yo'q qilish :
Harakat bo'yicha yo'q qilish elektrofillar (kislotalar) :
| Parametr nomi | Ma'nosi |
| Maqola mavzusi: | Organik reaksiyalar mexanizmlari |
| Rubrika (tematik toifa) | Ta'lim |
Reaksiyalarning tasnifi
Organik birikmalar ishtirok etadigan reaktsiyalarning to'rtta asosiy turi mavjud: almashtirish (o'zgartirish), qo'shish, yo'q qilish (eliminatsiya), qayta tashkil etish.
3.1 Almashtirish reaksiyalari
Reaksiyaning birinchi turida almashtirish odatda uglerod atomida sodir bo'ladi, lekin almashtirilgan atom vodorod atomi yoki boshqa atom yoki atomlar guruhi bo'lishi kerak. Elektrofil almashtirish vaqtida vodorod atomi ko'pincha almashtiriladi; Bunga klassik aromatik almashtirish misol bo'ladi:
Nukleofil almashtirish bilan, ko'pincha vodorod atomi emas, balki boshqa atomlar almashtiriladi, masalan:
NC - + R−Br → NC−R +BR -
3.2 Qo'shilish reaktsiyalari
Qo'shilish reaktsiyalari jarayonni boshlagan turlarning turiga qarab elektrofil, nukleofil yoki radikal bo'lishi mumkin. Oddiy uglerod-uglerodli qo'sh aloqalarga ulanish odatda elektrofil yoki radikal tomonidan qo'zg'atiladi. Masalan, HBr qo'shilishi
qo'sh bog'lanishning H+ proton yoki Br· radikalining hujumi bilan boshlanishi mumkin.
3.3 Eliminatsiya reaktsiyalari
Eliminatsiya reaktsiyalari asosan qo'shilish reaktsiyalarining teskarisidir; Bunday reaksiyaning eng keng tarqalgan turi alkenlarni hosil qilish uchun qo'shni uglerod atomlaridan vodorod atomi va boshqa atom yoki guruhni yo'q qilishdir:
3.4 Qayta tartibga solish reaksiyalari
Qayta tuzilishlar kationlar, anionlar yoki radikallar bo'lgan oraliq birikmalar orqali ham sodir bo'lishi mumkin; Ko'pincha, bu reaktsiyalar karbokationlar yoki boshqa elektron etishmaydigan zarrachalar hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. Qayta tartibga solish uglerod skeletini sezilarli darajada qayta qurishni o'z ichiga olishi mumkin. Bunday reaktsiyalarda qayta tashkil etish bosqichining o'zi ko'pincha almashtirish, qo'shish yoki yo'q qilish bosqichlari bilan davom etadi va bu barqaror yakuniy mahsulot hosil bo'lishiga olib keladi.
Kimyoviy reaktsiyaning bosqichlar bo'yicha batafsil tavsifi odatda mexanizm deb ataladi. Elektron nuqtai nazardan, kimyoviy reaksiya mexanizmi deganda molekulalardagi kovalent bog'lanishlarni uzish usuli va reaksiyaga kirishuvchi moddalar reaksiya mahsulotiga aylanishdan oldin o'tadigan holatlar ketma-ketligi tushuniladi.
4.1 Erkin radikal reaksiyalar
Erkin radikal reaktsiyalar - bu juftlashtirilmagan elektronlari bo'lgan molekulalar ishtirok etadigan kimyoviy jarayonlar. Erkin radikal reaktsiyalarning ba'zi jihatlari boshqa turdagi reaktsiyalarga nisbatan o'ziga xosdir. Asosiy farq shundaki, ko'plab erkin radikal reaktsiyalar zanjirli reaktsiyalardir. Bu shuni anglatadiki, bitta reaktiv turning yaratilishi bilan boshlangan takroriy jarayon orqali ko'plab molekulalar mahsulotga aylanadigan mexanizm mavjud. Oddiy misol quyidagi gipotetik mexanizm yordamida tasvirlangan:
Reaksiya oraliq mahsuloti, bu holda A · hosil bo'ladigan bosqich odatda boshlash deb ataladi. Bu bosqich yuqori haroratlarda, UV yoki peroksidlar ta'sirida, qutbsiz erituvchilarda sodir bo'ladi. Ushbu misoldagi keyingi to'rtta tenglama ikkita reaktsiyaning ketma-ketligini takrorlaydi; ular zanjirning rivojlanish bosqichini ifodalaydi. Zanjirli reaktsiyalar zanjirning uzunligi bilan tavsiflanadi, bu boshlanish bosqichidagi rivojlanish bosqichlari soniga to'g'ri keladi. Ikkinchi bosqich birikmaning bir vaqtning o'zida sintezi va transformatsiyalar zanjirini davom ettiradigan yangi radikal hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. Oxirgi bosqich zanjirni tugatish bosqichi bo'lib, unda zanjir rivojlanishi uchun zarur bo'lgan oraliq reaktsiyalardan biri yo'q qilingan har qanday reaktsiya kiradi. Zanjirni tugatish bosqichlari qanchalik ko'p bo'lsa, zanjir uzunligi shunchalik qisqaroq bo'ladi.
Erkin radikal reaksiyalar: 1) yorug'likda, yuqori haroratda yoki boshqa moddalarning parchalanishida hosil bo'ladigan radikallar ishtirokida; 2) erkin radikallar bilan oson reaksiyaga kirishadigan moddalar tomonidan inhibe qilinadi; 3) qutbsiz erituvchilarda yoki bug 'fazasida paydo bo'ladi; 4) reaksiya boshlanishidan oldin ko'pincha avtokatalitik va induksiya davriga ega; 5) kinetik jihatdan ular zanjirli.
Alkanlar uchun radikal almashinish reaksiyalari, alkenlar va alkinlar uchun esa radikal qoʻshilish reaksiyalari xarakterlidir.
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
Erkin radikallarning bir-biri bilan bog'lanishi va zanjirning uzilishi asosan reaktor devorlarida sodir bo'ladi.
4.2 Ion reaksiyalari
U sodir bo'ladigan reaktsiyalar geterolitik bog'larning uzilishi va ion tipidagi oraliq zarrachalarning hosil bo'lishi ion reaksiyalari deyiladi.
Ion reaktsiyalari: 1) katalizatorlar ishtirokida (kislotalar yoki asoslar va yorug'lik yoki erkin radikallar, xususan, peroksidlarning parchalanishidan kelib chiqadigan) ta'sir qilmaydi; 2) erkin radikallarni tozalash vositalaridan ta'sirlanmaydi; 3) erituvchining tabiati reaksiyaning borishiga ta'sir qiladi; 4) bug 'fazasida kamdan-kam uchraydi; 5) kinetik jihatdan ular asosan birinchi yoki ikkinchi tartibli reaksiyalardir.
Molekulaga ta'sir qiluvchi reaktivning tabiatiga ko'ra ion reaktsiyalari quyidagilarga bo'linadi. elektrofil Va nukleofil. Nukleofil almashinish reaksiyalari alkil va arilgalogenidlarga xosdir.
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
elektrofil almashtirish - katalizatorlar ishtirokida alkanlar uchun
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 2 -CH 3
va arenalar.
C 6 H 6 + HNO 3 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O
Alkenlarga elektrofil qo'shilish reaksiyalari xosdir
CH 3 -CH=CH 2 + Br 2 → CH 3 -CHBr-CH 2 Br
va alkinlar,
CH≡CH + Cl 2 → CHCl=CHCl
nukleofil qo'shilish - alkinlar uchun.
CH 3 -C≡CH + C 2 H 5 OH + NaOH → CH 3 -C(OC 2 H 5) = CH 2
Organik reaksiyalar mexanizmlari - tushunchasi va turlari. "Organik reaksiyalar mexanizmlari" toifasi tasnifi va xususiyatlari 2017, 2018 yil.
