Reaksiyanın ion mexanizmi. Üzvi kimyada kimyəvi reaksiyaların növləri – Bilik Hipermarketi

Qeyri-üzvi və üzvi kimyada kimyəvi reaksiyaların növləri.

1. Kimyəvi reaksiya bir maddədən başqa maddələrin əmələ gəlməsi prosesidir. Prosesin xarakterindən asılı olaraq kimyəvi reaksiyaların növləri fərqləndirilir.

1) Yekun nəticəyə görə

2) İstiliyin buraxılması və ya udulmasına əsaslanır

3) Reaksiyanın tərsinə çevrilməsinə əsaslanır

4) Reaksiyaya girən maddələri təşkil edən atomların oksidləşmə vəziyyətinin dəyişməsinə əsaslanır

Son nəticəyə görə reaksiyalar aşağıdakı növlərə bölünür:

A) Əvəzetmə: RH+Cl 2 →RCl+HCl

B) Qoşulma: CH 2 =CH 2 +Cl 2 →CH 2 Cl-CH 2 Cl

B) Eliminasiya: CH 3 -CH 2 OH → CH 2 =CH 2 +H 2 O

D) Parçalanma: CH 4 →C+2H 2

D) İzomerləşmə

E) Mübadilə

G) Əlaqələr

Parçalanma reaksiyası bir maddədən iki və ya daha çox digərinin əmələ gəldiyi prosesdir.

Mübadilə reaksiyası reaksiyaya girən maddələrin tərkib hissələrinin mübadiləsi prosesidir.

Əvəzetmə reaksiyaları sadə və mürəkkəb maddələrin iştirakı ilə baş verir, bunun nəticəsində yeni sadə və mürəkkəb maddələr əmələ gəlir.

Nəticə olaraq mürəkkəb reaksiyalar iki və ya daha çox maddədən bir yenisi əmələ gəlir.

İstiliyin buraxılmasına və ya udulmasına əsasən reaksiyalar aşağıdakı növlərə bölünür:

A) Ekzotermik

B) Endotermik

ekzotermik - Bunlar istilik yayılması ilə baş verən reaksiyalardır.

Endotermik- Bunlar ətraf mühitdən istiliyin udulması ilə baş verən reaksiyalardır.

Geri dönmə qabiliyyətinə əsasən reaksiyalar aşağıdakı növlərə bölünür:

A) Qaytarıla bilən

B) Geri dönməz

Yalnız bir istiqamətdə gedən və ilkin reaksiya verənlərin son maddələrə tam çevrilməsi ilə başa çatan reaksiyalara deyilir. dönməz.

Geri çevrilə bilənİki qarşılıqlı əks istiqamətdə eyni vaxtda baş verən reaksiyalara deyilir.

Reaksiyaya girən maddələri təşkil edən atomların oksidləşmə vəziyyətindəki dəyişikliklərə əsasən reaksiyalar aşağıdakı növlərə bölünür:

A) Redoks

Atomların oksidləşmə vəziyyətinin dəyişməsi ilə baş verən reaksiyalara (elektronların bir atomdan, molekuldan və ya iondan digərinə keçməsi) deyilir. redoks.

2. Reaksiya mexanizminə görə reaksiyalar ion və radikala bölünür.

İon reaksiyaları– kimyəvi bağın heterolitik qopması nəticəsində ionlar arasında qarşılıqlı təsir (bir cüt elektron tamamilə “fraqmentlərdən” birinə gedir).

İon reaksiyaları iki növdür (reagentin növünə görə):

A) elektrofil - elektrofillə reaksiya zamanı.

Elektrofil– bəzi atomlarda elektron sıxlığı azalmış sərbəst orbitalları və ya mərkəzləri olan qrup (məsələn: H +, Cl - və ya AlCl 3)

B) Nukleofil - nukleofillə qarşılıqlı təsir zamanı

nukleofil - tək elektron cütü olan mənfi yüklü ion və ya molekul (hazırda kimyəvi bağın formalaşmasında iştirak etmir).

(Nümunələr: F - , Cl - , RO - , I -).

Həqiqi kimyəvi proseslər nadir hallarda sadə mexanizmlərlə təsvir edilə bilər. Kimyəvi proseslərin molekulyar kinetik nöqteyi-nəzərdən ətraflı tədqiqi göstərir ki, onların əksəriyyəti radikal zəncirvari mexanizmlə gedir; zəncirvari reaksiyaların özəlliyi aralıq mərhələlərdə (qısa ömür sürən molekulların və ya atomların qeyri-sabit fraqmentləri) sərbəst radikalların əmələ gəlməsidir. , hamısının pulsuz əlaqəsi var.

Canlı orqanizmlərdə yanma, partlama, oksidləşmə, fotokimyəvi reaksiyalar və biokimyəvi reaksiyalar zəncirvari mexanizmlə gedir.

Zəncir sistemləri bir neçə mərhələdən ibarətdir:

1) zəncirvari nüvələşmə - zəncirvari reaksiyaların mərhələsi, nəticədə valentliklə doymuş molekullardan sərbəst radikallar yaranır.

2) zəncirin davamı - sərbəst mərhələlərin ümumi sayını saxlamaqla davam edən dövrə zəncirinin mərhələsi.

3) zəncir qırılması - sərbəst bağların yox olmasına səbəb olan proseslər zəncirinin elementar mərhələsi.

Budaqlanmış və şaxələnməmiş zəncirvari reaksiyalar var.

Zəncirin ən mühüm anlayışlarından biri də budur zəncir uzunluğu- sərbəst radikalın meydana çıxmasından sonra yox olana qədər zəncirin davamının elementar mərhələlərinin orta sayı.

Misal: Hidrogen Xlorid Sintezi

1) CL 2 bir kvant enerji və radikal 2-nin şəklini udur: CL 2 +hv=CL * +CL *

2) aktiv hissəcik m-molekulu H 2 ilə birləşərək hidrogen xlorid və aktiv hissəcik H 2: CL 1 + H 2 = HCL + H *

3)CL 1 +H 2 =HCL+CL * və s.

6)H * +CL * =HCL - açıq dövrə.

Budaqlanmış mexanizm:

F * +H 2 =HF+H * və s.

F * +H 2 =HF+H * və s.

Suda daha mürəkkəbdir - OH*, O* radikalları və H* radikalı əmələ gəlir.

İonlaşdırıcı şüaların təsiri altında baş verən reaksiyalar: rentgen şüaları, katod şüaları və s. radiokimyəvi adlanır.

Molekulların şüalanma ilə qarşılıqlı təsiri nəticəsində ən çox reaktiv hissəciklərin əmələ gəlməsi ilə molekulların parçalanması müşahidə olunur.

Belə reaksiyalar hissəciklərin rekombinasiyasına və onların müxtəlif birləşmələri ilə maddələrin əmələ gəlməsinə kömək edir.

Nümunə olaraq hidrazin N 2 H 4 - raket yanacağının tərkib hissəsidir. Son zamanlarda γ-şüalarına məruz qalma nəticəsində ammonyakdan hidrazin əldə etməyə cəhdlər edilmişdir:

NH 3 → NH 2 * + H*

2NH 2 *→ N 2 H 4

Radiokimyəvi reaksiyalar, məsələn, suyun radiolizi orqanizmlərin həyatı üçün vacibdir.

Ədəbiyyat:

1. Axmetov, N.S. Ümumi və qeyri-üzvi kimya / N.S. Axmetov. – 3-cü nəşr. – M.: Ali məktəb, 2000. – 743 s.

1. Korovin N.V. Ümumi kimya / N.V. Korovin. – M.: Ali məktəb, 2006. – 557 s.
2. Kuzmenko N.E. Kimya üzrə qısa kurs / N.E. Kuzmenko, V.V.Eremin, V.A. Popkov. – M.: Ali məktəb, 2002. – 415 s.
3. Zaitsev, O.S. Ümumi kimya. Maddələrin quruluşu və kimyəvi reaksiyalar / O.S. Zaitsev. – M.: Kimya, 1990.
4. Karapetyants, M.X. Maddənin quruluşu / M.X. Karapetyants, S.I. Drakin. – M.: Ali məktəb, 1981.
5. Pambıq F. Qeyri-üzvi kimyanın əsasları / F. Cotton, C. Wilkinson. – M.: Mir, 1981.
6. Uqay, Ya.A. Ümumi və qeyri-üzvi kimya / Ya.A.Uqay. – M.: Ali məktəb, 1997.

Bioloji və bioüzvi kimyadan 1-ci kurs tələbələrinin müstəqil işi üçün təlimat

(modul 1)

Təsdiq edildi

Universitetin Elmi Şurası

Xarkov KhNMU

Üzvi kimyada reaksiyaların əsas növləri və mexanizmləri: Metod. fərman. 1-ci kurs tələbələri üçün / komp. A.O. Syrovaya, L.G. Şapoval, V.N. Petyunina, E.R. Grabovetskaya, V.A. Makarov, S.V. Andreeva, S.A. Nakonechnaya, L.V. Lukyanova, R.O. Baxinski, S.N. Kozub, T.S. Tishakova, O.L. Levaşova, N.V. Kopoteva, N.N. Çalenko. – Xarkov: XNMU, 2014. – S. 32.

Tərtib edən: A.O. Syrovaya, L.G. Şapoval, V.N. Petyunina, E.R. Grabovetskaya, V.A. Makarov, S.V. Andreeva, L.V. Lukyanova, S.A. Nakonechnaya, R.O. Baxinski, S.N. Kozub, T.S. Tishakova, O.L. Levaşova, N.V. Kopoteva, N.N. Çalenko

Mövzu I: kimyəvi reaksiyaların təsnifatı.

ALKANLARIN, ALKENLƏRİN, ARENLƏRİN, SPKORLARIN, FENOLLARIN, AMİNLƏRİN, ALDEHİDLƏRİN, KETONLARIN VƏ KARBOKSİL TURŞULARININ REAKTİVİYYƏTİ

Mövzunun motivasiya xüsusiyyətləri

Bu mövzunun öyrənilməsi orqanizmdə metabolik proses zamanı baş verən bəzi biokimyəvi reaksiyaların (lipidlərin peroksidləşməsi, Krebs dövrəsində doymamışlardan hidroksid turşularının əmələ gəlməsi və s.) başa düşülməsi üçün əsasdır. tibbi preparatların və təbii birləşmələrin analoqlarının sintezində bu cür reaksiyaların mexanizmini başa düşmək.

Öyrənmə məqsədi

Üzvi birləşmələrin əsas siniflərinin elektron quruluşuna və əvəzedicilərin elektron təsirlərinə görə homolitik və heterolitik reaksiyalara girmə qabiliyyətini proqnozlaşdıra bilmək.

1. SERBEST RADİKAL VƏ ELEKTROFİL REAKSİYALAR (KARBOHARDONLARIN REAKSİYASI)

Təhsil məqsədli suallar

1. Aşağıdakı reaksiyaların mexanizmlərini təsvir etməyi bacarın:

Radikal əvəzetmə - R S

Elektrofilik əlaqə - A E

Elektrofilik əvəzetmə - S E

2. Elektrofil qarşılıqlı təsirlər zamanı əvəzedicilərin reaktivliyə təsirini elektron effektlər əsasında izah etməyi bacarın.

Əsas xətt

1. Karbon atomunun quruluşu. Onun elektron orbitallarının hibridləşməsinin növləri.

2. - və - bağlarının quruluşu, uzunluğu və enerjisi.

3. Sikloheksanın konformasiyaları.

4. Cütləşdirmə. Açıq və qapalı (aromatik) birləşmiş sistemlər.

5. Əvəzedicilərin elektron effektləri.

6. Keçid vəziyyəti. Karbokatonun elektron quruluşu. Vasitəçilər - və -kompleksləri.

Praktik Navski

1. Kovalent rabitənin qırılma ehtimalını, reaksiyanın növünü və mexanizmini təyin etməyi öyrənin.

2. Qoşa rabitəli birləşmələrin və aromatik birləşmələrin bromlaşma reaksiyalarını təcrübi yolla aparmağı bacarmalıdır.

Nəzarət sualları

1. Etilenin hidrogenləşməsi reaksiyasının mexanizmini göstərin.

2. Propen turşusunun hidratasiya reaksiyasının mexanizmini təsvir edin. Turşu katalizinin rolunu izah edin.

3. Toluolun (metilbenzolun) nitrasiya reaksiyasının tənliyini yazın. Bu reaksiya hansı mexanizmlə baş verir?

4. Nitrobenzol molekulunda nitro qrupunun deaktivləşdirici və istiqamətləndirici təsirini bromlaşma reaksiyası nümunəsi ilə izah edin.

Tədris tapşırıqları və onların həlli üçün alqoritmlər

Tapşırıq №1. İşıqla şüalanma zamanı izobutanın və siklopentanın bromlaşmasının reaksiya mexanizmini təsvir edin.

Həll alqoritmi . İzobutan və siklopentan molekulları sp 3 hibridləşdirilmiş karbon atomlarından ibarətdir. Molekullarındakı C - C bağları qeyri-qütblü, C - H bağları isə aşağı qütblüdür. Bu bağlar sərbəst radikalların - qoşalaşmamış elektronları olan hissəciklərin əmələ gəlməsi ilə olduqca asanlıqla homolitik parçalanmaya məruz qalır. Beləliklə, bu maddələrin molekullarında radikal əvəzetmə reaksiyası baş verməlidir - R S reaksiyası və ya zəncirvari reaksiya.

İstənilən R S reaksiyasının mərhələləri bunlardır: başlanğıc, böyümə və zəncirin dayandırılması.

Təşəbbüs yüksək temperaturda və ya ultrabənövşəyi şüalanmada sərbəst radikalların əmələ gəlməsi prosesidir:

Zəncir böyüməsi yüksək reaktiv sərbəst radikalın qarşılıqlı təsiri nəticəsində baş verir  Yeni bir siklopentil radikalının meydana gəlməsi ilə bir siklopentan molekulunda aşağı qütblü C - H bağı ilə Br:

Siklopentil radikalı yeni brom molekulu ilə qarşılıqlı təsirə girərək, içindəki bağın homolitik parçalanmasına səbəb olur və bromosiklopentan və yeni bir brom radikalı əmələ gətirir:

Brom sərbəst radikalı yeni siklopentan molekuluna hücum edir. Beləliklə, zəncirvari böyümə mərhələsi dəfələrlə təkrarlanır, yəni zəncirvari reaksiya baş verir. Zəncirin dayandırılması müxtəlif radikalları birləşdirərək zəncirvari reaksiyanı tamamlayır:

Siklopentan molekulunda bütün karbon atomları bərabər olduğundan yalnız monosiklobromopentan əmələ gəlir.

İzobutanda C - H bağları ekvivalent deyil. Onlar homolitik dissosiasiya enerjisi və əmələ gələn sərbəst radikalların sabitliyi ilə fərqlənirlər. Məlumdur ki, C-H bağının parçalanmasının enerjisi üçüncüdən birinci karbon atomuna qədər artır. Sərbəst radikalların sabitliyi eyni ardıcıllıqla azalır. Buna görə izobutan molekulunda brominləşmə reaksiyası regioselektiv olaraq - üçüncü karbon atomunda gedir:

Qeyd etmək lazımdır ki, daha aktiv xlor radikalı üçün regioselektivlik tam müşahidə olunmur. Xlorlama zamanı istənilən karbon atomunda hidrogen atomları əvəzlənməyə məruz qala bilər, lakin üçüncü dərəcəli karbonda əvəzedici məhsulun tərkibi ən böyük olacaqdır.

Tapşırıq № 2. Nümunə olaraq olein turşusundan istifadə edərək, hüceyrə membranlarının zədələnməsi nəticəsində şüa xəstəliyi zamanı baş verən lipidlərin peroksidləşmə reaksiyasının mexanizmini təsvir edin. Bədənimizdə hansı maddələr antioksidant rolunu oynayır?

Həll alqoritmi. Radikal reaksiyaya nümunə olaraq hüceyrə membranlarının bir hissəsi olan doymamış yağ turşularının radikallara məruz qaldığı lipid peroksidləşməsini göstərmək olar. Radioaktiv şüalanma zamanı su molekulları radikallara parçalana bilər. Hidroksil radikalları ikiqat bağa bitişik olan metilen qrupunda doymamış turşu molekuluna hücum edir. Bu zaman qoşalaşmamış elektronun  bağlarının elektronları ilə konyuqasiyada iştirakı hesabına sabitləşən radikal əmələ gəlir. Daha sonra üzvi radikal diradikal oksigen molekulu ilə qarşılıqlı təsirə girərək qeyri-sabit hidroperoksidlər əmələ gətirir, onlar parçalanaraq aldehidlər əmələ gətirir və turşulara oksidləşir - reaksiyanın son məhsulları. Peroksidin oksidləşməsinin nəticəsi hüceyrə membranlarının məhv edilməsidir:

E vitamininin (tokoferol) orqanizmdə inhibitor təsiri onun hüceyrələrdə əmələ gələn sərbəst radikalları bağlamaq qabiliyyəti ilə bağlıdır:

Yaranan fenoksid radikalında qoşalaşmamış elektron aromatik halqanın -elektron buludu ilə birləşir ki, bu da onun nisbi sabitliyinə gətirib çıxarır.

Tapşırıq №3. Etilenin bromlaşma reaksiyasının mexanizmini göstərin.

Həll alqoritmi. Sp 2 - və ya sp-hibridləşmə vəziyyətində olan karbon atomlarından ibarət birləşmələr üçün tipik reaksiyalar  bağlarının qırılması ilə baş verən reaksiyalardır, yəni əlavə reaksiyalar. Bu reaksiyalar reagentin təbiətindən, həlledicinin polaritesindən, temperaturdan və s. asılı olaraq radikal və ya ion mexanizmlə gedə bilər. İon reaksiyaları ya elektrona yaxınlığı olan elektrofil reagentlərin, ya da nukleofil reagentlərin təsiri altında baş verir. elektronlarını verən . Elektrofilik reagentlər, doldurulmamış elektron qabıqları olan atomları olan kationlar və birləşmələr ola bilər. Ən sadə elektrofilik reagent protondur. Nukleofilik reagentlər anionlar və ya bölünməmiş elektron cütləri olan atomları olan birləşmələrdir.

Alkenlər üçün - sp 2 - və ya sp-hibridləşdirilmiş karbon atomuna malik birləşmələr, elektrofilik əlavə reaksiyaları - A E reaksiyaları tipikdir. Günəş işığı olmadıqda qütb həlledicilərdə halogenləşmə reaksiyası karbokasyonların əmələ gəlməsi ilə ion mexanizmlə gedir:

Etilendəki π rabitəsinin təsiri altında brom molekulu qütbləşərək qeyri-sabit π kompleksi əmələ gətirir və bu, karbokatasiyaya çevrilir. Orada brom karbonla π bağı ilə bağlanır. Proses son reaksiya məhsulu olan dibromoetanı əmələ gətirmək üçün brom anionunun bu karbokasiya ilə qarşılıqlı təsiri ilə tamamlanır.

Tapşırıq № 4 . Propenin hidratasiya reaksiyasından istifadə edərək, Markovnikov qaydasını əsaslandırın.

Həll alqoritmi. Su molekulu nukleofil reagent olduğundan onun katalizatorsuz qoşa bağa əlavə edilməsi mümkün deyil. Turşular belə reaksiyalarda katalizator rolunu oynayır. Karbokationların əmələ gəlməsi π bağı pozulduqda bir turşu protonunun əlavə edilməsi ilə baş verir:

Oksigen atomunun qoşalaşmış elektronları hesabına əmələ gələn karbokasiyaya su molekulu bağlanır. Oksoniumun sabit alkil törəməsi əmələ gəlir ki, bu da protonun ayrılması ilə sabitləşir. Reaksiya məhsulu sec-propanoldur (propan-2-ol).

Nəmləndirmə reaksiyasında Markovnikov qaydasına uyğun olaraq daha hidrogenləşdirilmiş karbon atomuna bir proton əlavə edilir, çünki CH 3 qrupunun müsbət induktiv təsiri səbəbindən elektron sıxlığı bu atoma keçir. Bundan əlavə, protonun əlavə edilməsi nəticəsində əmələ gələn üçüncü dərəcəli karbokasiya birincidən (iki alkil qrupunun təsiri) daha sabitdir.

Tapşırıq № 5. Siklopropanın bromlaşdırılması zamanı 1,3-dibromopropanın əmələ gəlməsinin mümkünlüyünü əsaslandırın.

Həll alqoritmi. Üç və ya dörd üzvlü halqalar (siklopropan və siklobutan) olan molekullar doymamış birləşmələrin xüsusiyyətlərini nümayiş etdirirlər, çünki onların "banan" bağlarının elektron vəziyyəti π bağına bənzəyir. Buna görə də, doymamış birləşmələr kimi, halqanın qırılması ilə əlavə reaksiyalara məruz qalırlar:

Tapşırıq № 6. Hidrogen bromidin 1,3 butadienlə reaksiyasını təsvir edin. Bu reaksiyanın özəlliyi nədir?

Həll alqoritmi. Hidrogen bromid 1,3 butadienlə reaksiya verdikdə 1,2 əlavə (1) və 1,4 əlavə (2) məhsulları əmələ gəlir:

Məhsulun (2) əmələ gəlməsi, bütün molekul üçün ümumi olan π-elektron buludunun konyuqasiya sistemində olması ilə əlaqədardır, bunun nəticəsində o, elektrofilik əlavə reaksiyasına (A E - reaksiya) daxil olur. bütün blok:

Tapşırıq № 7. Benzolun bromlaşma reaksiyasının mexanizmini təsvir edin.

Həll alqoritmi. Qapalı birləşmiş elektron sistemi olan və buna görə də əhəmiyyətli gücə malik olan aromatik birləşmələr üçün elektrofilik əvəzetmə reaksiyaları xarakterikdir. Halqanın hər iki tərəfində artan elektron sıxlığının olması onu nukleofilik reagentlərin hücumundan qoruyur və əksinə, kationların və digər elektrofilik reagentlərin hücumunun mümkünlüyünü asanlaşdırır.

Benzolun halogenlərlə qarşılıqlı təsiri katalizatorların - AlCl 3, FeCl 3 (sözdə Lyuis turşuları) iştirakı ilə baş verir. Onlar halogen molekulunun qütbləşməsinə səbəb olur, bundan sonra o, benzol halqasının π elektronlarına hücum edir:

π-kompleks σ-kompleks

Əvvəlcə π-kompleks əmələ gəlir ki, bu da yavaş-yavaş σ-kompleksə çevrilir, burada brom aromatik halqanın altı elektronundan ikisi hesabına karbon atomlarından biri ilə kovalent əlaqə yaradır. Qalan dörd π elektron karbon halqasının beş atomu arasında bərabər paylanmışdır; σ-kompleksi protonun buraxılması ilə bərpa olunan aromatikliyin itirilməsi səbəbindən daha az əlverişli bir quruluşdur.

Aromatik birləşmələrdə elektrofilik əvəzetmə reaksiyalarına sulfonlaşma və nitrasiya da daxildir. Nitratlaşdırıcı agentin rolunu nitroil kation - NO 2+ yerinə yetirir, bu da konsentratlaşdırılmış kükürd və nitrat turşularının (nitratlama qarışığı) qarşılıqlı təsiri nəticəsində əmələ gəlir; və sulfonlaşdırıcı agentin rolu SO 3 H + kationudur və ya sulfonasiya oleum ilə aparılırsa, kükürd oksidi (IV).

Həll alqoritmi. SE reaksiyalarında birləşmələrin aktivliyi aromatik nüvədəki elektron sıxlığından asılıdır (birbaşa əlaqə). Bu baxımdan maddələrin reaktivliyi əvəzedicilərin və heteroatomların elektron effektləri ilə əlaqədar nəzərə alınmalıdır.

Anilin tərkibindəki amin qrupu +M effekti nümayiş etdirir, bunun nəticəsində benzol halqasında elektron sıxlığı artır və onun ən yüksək konsentrasiyası orto və para mövqelərində müşahidə olunur. Reaksiya daha asan irəliləyir.

Nitrobenzoldakı nitro qrupu -I və -M təsirlərinə malikdir, buna görə də benzol halqasını orto və para mövqelərində deaktiv edir. Elektrofilin qarşılıqlı təsiri ən yüksək elektron sıxlığı olan yerdə baş verdiyi üçün bu halda meta-izomerlər əmələ gəlir. Beləliklə, elektron verən əvəzedicilər orto- və para-orientantlardır (birinci növ orientantlar və SE reaksiyalarının aktivatorları; elektron çəkən əvəzedicilər SE reaksiyalarının meta-orientantları (ikinci növ orientantlar) deaktivatorları).

π-artıq sistemlərə aid olan beş üzvlü heterosikllərdə (pirol, furan, tiofen) S E reaksiyaları benzolla müqayisədə daha asan baş verir; bu halda α-mövqeyi daha reaktivdir.

Piridin azot atomu olan heterosiklik sistemlər π-defisitlidir, buna görə də onların elektrofilik əvəzetmə reaksiyalarına məruz qalması daha çətindir; bu halda elektrofil azot atomuna nisbətən β-mövqeyini tutur.

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

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

Əlavə reaksiyalar

Bu cür reaksiyalar çoxlu (ikiqat və ya üçlü) bağları olan üzvi birləşmələr üçün xarakterikdir. Bu tip reaksiyalara halogenlərin, hidrogen halogenidlərin və suyun alkenlərə və alkinlərə əlavə edilməsi reaksiyaları daxildir.

CH 3 -CH=CH 2 + HCl ---- CH 3 -CH(Cl)-CH 3

Eliminasiya reaksiyaları

Bunlar çoxlu bağların yaranmasına səbəb olan reaksiyalardır. Hidrogen halidləri və suyu aradan qaldırarkən, Zaitsev qaydası ilə təsvir edilən reaksiyanın müəyyən bir seçiciliyi müşahidə olunur, buna görə daha az hidrogen atomunun olduğu karbon atomundan bir hidrogen atomu çıxarılır. Nümunə reaksiya

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

Polimerləşmə və polikondensasiya

n(CH 2 =CHCl)  (-CH 2 -CHCl)n

Redoks

Oksidləşdirici reaksiyaların ən intensivi bütün üzvi birləşmələrə xas olan yanma reaksiyasıdır. Bu zaman yanma şəraitindən asılı olaraq karbon C (his), CO və ya CO 2-ə qədər oksidləşir, hidrogen isə suya çevrilir. Bununla belə, üzvi kimyaçılar üçün yanmadan daha yumşaq şəraitdə aparılan oksidləşmə reaksiyaları böyük maraq doğurur. İstifadə olunan oksidləşdirici maddələr: Br2-nin suda və ya Cl2-nin CCl 4-də məhlulları; Suda və ya seyreltilmiş turşuda KMnO 4; mis oksidi; təzə çökdürülmüş gümüş (I) və ya mis (II) hidroksidləri.

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

Esterləşmə (və onun əks hidroliz reaksiyası)

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. Mexanizmə görə üzvi reaksiyaların təsnifatı. Nümunələr.

Reaksiya mexanizmi kimyəvi reaksiyaların ətraflı addım-addım təsvirini əhatə edir. Eyni zamanda hansı kovalent rabitələrin hansı ardıcıllıqla və hansı üsulla qırıldığı müəyyən edilir. Reaksiya prosesində yeni bağların əmələ gəlməsi də diqqətlə təsvir edilmişdir. Reaksiya mexanizmini nəzərdən keçirərkən, ilk növbədə, reaksiya verən molekulda kovalent əlaqənin qırılma üsuluna diqqət yetirin. Belə iki yol var - homolitik və heterolitik.

Radikal reaksiyalar kovalent bağın homolitik (radikal) parçalanması ilə davam edin:

Qeyri-qütblü və ya aşağı qütblü kovalent bağlar (C–C, N–N, C–H) yüksək temperaturda və ya işığın təsiri altında radikal parçalanmaya məruz qalır. CH 3 radikalındakı karbonun 7 xarici elektronu var (CH 4-də sabit oktet qabığı əvəzinə). Radikallar qeyri-sabitdir; onlar itkin elektronu tutmağa meyllidirlər (bir cütə qədər və ya oktetə qədər). Sabit məhsullar yaratmaq yollarından biri dimerləşmədir (iki radikalın birləşməsi):

CH 3 + CH 3 CH 3 : CH 3,

N + N N : N.

Radikal reaksiyalar - bunlar, məsələn, alkanların xlorlanması, bromlaşdırılması və nitrasiyası reaksiyalarıdır:

İon reaksiyaları heterolitik bağların parçalanması ilə baş verir. Bu zaman karbon atomunda yükü olan qısamüddətli üzvi ionlar - karbokationlar və karbanionlar aralıq olaraq əmələ gəlir. İon reaksiyalarında bağlanan elektron cütü ayrılmır, tamamilə atomlardan birinə keçərək onu anion halına gətirir:

Güclü qütblü (H–O, C–O) və asanlıqla qütbləşən (C–Br, C–I) bağlar heterolitik parçalanmaya meyllidirlər.

fərqləndirmək nukleofilik reaksiyalar (nukleofil– nüvəni axtarmaq, elektron çatışmazlığı olan bir yer) və elektrofilik reaksiyalar (elektrofil– elektronları axtarır). Müəyyən bir reaksiyanın nukleofilik və ya elektrofilik olduğu ifadəsi həmişə reagentə aiddir. Reagent– daha sadə quruluşa malik reaksiyada iştirak edən maddə. Substrat– daha mürəkkəb quruluşa malik başlanğıc maddə. Gedən qrup karbonla birləşmiş dəyişdirilə bilən iondur. Reaksiya məhsulu– yeni karbon tərkibli maddə (reaksiya tənliyinin sağ tərəfində yazılmışdır).

TO nukleofilik reagentlər(nukleofillər) mənfi yüklü ionlar, tək elektron cütləri olan birləşmələr, ikiqat karbon-karbon rabitəsi olan birləşmələr daxildir. TO elektrofilik reagentlər(elektrofillər) müsbət yüklü ionlar, doldurulmamış elektron qabıqlı birləşmələr (AlCl 3, BF 3, FeCl 3), karbonil qrupları olan birləşmələr, halogenlər daxildir. Elektrofillər yeni bir əlaqə yaratmaq prosesində bir cüt elektron əlavə edə bilən hər hansı bir atom, molekul və ya iondur. İon reaksiyalarının hərəkətverici qüvvəsi əks yüklü ionların və ya müxtəlif molekulların fraqmentlərinin qismən yüklü (+ və –) qarşılıqlı təsiridir.

Reaksiyaların təsnifatı Başlanğıc və son maddələrin sayına görə: 1. Əlavə 2. Eliminasiya (eliminasiya) 3. Əvəzetmə

Reaksiyaların təsnifatı Bağların qırılma mexanizminə görə: 1. Homolitik (radikal) radikallar 2. Heterolitik (ion) ionlar

Reaksiya mexanizmi Mexanizm kimyəvi reaksiyanın mərhələlər üzrə ətraflı təsviridir, ara məhsullar və hissəciklər göstərilir. Reaksiya sxemi: Reaksiya mexanizmi:

Reagentlərin növünə görə reaksiyaların təsnifatı 1. Radikal Radikal qoşalaşmamış elektrona malik kimyəvi aktiv hissəcikdir. 2. Elektrofilik Elektrofil elektron çatışmazlığı olan hissəcik və ya elektron çatışmazlığı olan atomlu molekuldur. 3. Nukleofil Nukleofil tək elektron cütü olan atoma malik anion və ya neytral molekuldur.

Üzvi maddələrdə kimyəvi bağların növləri Əsas rabitə növü kovalentdir (daha az yayılmış ion) Siqma rabitəsi (σ-): Pi rabitəsi (-)

ALKANLAR - alifatik (yağlı) karbohidrogenlər "Alifatos" - yağ, yağ (yunanca). Cn. H 2 n+2 Doymuş karbohidrogenlər

Homoloji sıra: CH 4 - metan C 2 H 6 - etan C 3 H 8 - propan C 4 H 10 - butan C 5 H 12 - pentan və s. C 6 H 14 - heksan C 7 H 16 - heptan C 8 H 18 - oktan C 9 H 20 - nonan C 10 H 22 - dekan və C 390 H 782 - qeyri-kontratrik (1985)

Metan molekulunun atom-orbital modeli Metan molekulunda karbon atomunun artıq S- və P-orbitalları yoxdur! Enerji və forma baxımından bərabər olan 4 hibrid SP 3 orbitalı hidrogen atomunun S orbitalları ilə 4 əlaqə yaradır. H H 4 bağları

Nitrasiya reaksiyası Konovalov Dmitri Petroviç (1856 -1928) 1880. Alkanlar hesab edilən "kimyəvi ölüləri" diriltmək üçün ilk uğurlu cəhd. Alkanların nitrasiyası üçün şərait tapdım. düyü. Mənbə: http: //şəkillər. yandex. ru.

Kimyəvi xassələri I. C-H bağlarının qopması ilə reaksiyalar (əvəzetmə reaksiyaları): 1. halogenləşmə 2. nitrləşmə 3. sulfoxlorlama II. C-C bağlarının qırılması ilə reaksiyalar: 1. yanma 2. krekinq 3. izomerləşmə

Kimyaçı necə tapmaq olar? Kimyaçı tapmaq istəyirsinizsə, güvə və ionlaşmayanların nə olduğunu soruşun. Xəzli heyvanlar və əməyin təşkili haqqında danışmağa başlasa, sakitcə ayrılın. Elmi fantastika yazıçısı, elmin populyarlaşdırıcısı İsaak Asimov (1920-1992) Şəkil 1. Mənbə: http: //şəkillər. yandex. ru.

1. Halogenləşmə reaksiyası Xlorlama: RH + Cl 2 hv RCl + HCl Bromlaşma: RH + Br 2 hv RBr + HBr Məsələn, metanın xlorlanması: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl

Sərbəst radikal mexanizminin mərhələləri Reaksiya sxemi: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl Reaksiya mexanizmi: I. Zəncir başlanğıcı - sərbəst radikalların əmələ gəlməsi mərhələsi. Cl Cl 2 Cl Radikal aktiv hissəcikdir, reaksiyanın təşəbbüskarıdır. – – Səhnə istilik və ya işıqlandırma şəklində enerji tələb edir. Sonrakı mərhələlər qaranlıqda, istilik olmadan baş verə bilər.

Sərbəst radikal mexanizminin mərhələləri II. Zəncir böyüməsi əsas mərhələdir. CH 4 + Cl HCl + CH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl Mərhələ bir neçə alt mərhələni əhatə edə bilər, onların hər birində yeni radikal əmələ gəlir, lakin H deyil!!! II mərhələdə, əsas mərhələdə, əsas məhsul mütləq formalaşır!

Sərbəst radikal mexanizminin mərhələləri III. Zəncirin dayandırılması - radikalların rekombinasiyası. Cl + Cl Cl 2 Cl + CH 3 CH 3 Cl CH 3 + CH 3 CH 3 -CH 3 İstənilən iki radikal birləşir.

Əvəzetmənin seçiciliyi Seçicilik – seçicilik. Regioselektivlik müəyyən reaksiyalar sahəsində seçicilikdir. Məsələn, halogenləşmə seçiciliyi: 45% 3% Nəticə? 55% 97%

Halojenləşmənin seçiciliyi aşağıdakı amillərdən asılıdır: Reaksiya şərtləri. Aşağı temperaturda daha seçicidir. Halojenin təbiəti. Halojen nə qədər aktiv olsa, reaksiya bir o qədər az seçicidir. F 2 C-C bağlarının məhv edilməsi ilə çox güclü reaksiya verir. I 2 bu şərtlərdə alkanlarla reaksiya vermir. Alkan quruluşu.

Alkan quruluşunun əvəzetmə seçiciliyinə təsiri. Bir alkandakı karbon atomları qeyri-bərabərdirsə, onların hər biri üçün əvəzetmə fərqli sürətlə baş verir. qohum əvəzetmə reaksiyasının sürəti İlkin. H atomu İkinci dərəcəli atom H Tert. H atomunun xlorlanması 1 3, 9 5, 1 brominləşməsi 1 82 1600 Nəticə?

Üçüncü hidrogen atomunu çıxarmaq üçün ikincil və birincil atomu çıxarmaqdan daha az enerji tələb olunur! Alkan formulu Homolizin nəticəsi ED, kJ/mol CH 4 CH 3 + H 435 CH 3 - CH 3 C 2 H 5 + H 410 CH 3 CH 2 CH 3 (CH 3)2 CH + H 395 (CH 3) 3 CH (CH 3)3 C + H 377

Reaksiyaların istiqaməti İstənilən reaksiya əsasən daha dayanıqlı ara hissəciyin əmələ gəlməsi istiqamətində gedir!

Radikal reaksiyalarda ara hissəcik sərbəst radikaldır. Ən sabit radikal ən asan əmələ gəlir! Radikalların sabitlik seriyası: R 3 C > R 2 CH > RCH 2 > CH 3 Alkil qrupları elektron verən təsir göstərir, bunun sayəsində radikalı sabitləşdirirlər.

Sulfoxlorlama reaksiyası Reaksiya sxemi: RH + Cl 2 + SO 2 RSO 2 Cl + HCl Reaksiya mexanizmi: 1. Cl Cl 2 Cl 2. RH + Cl R + HCl R + SO 2 RSO 2 + Cl 2 RSO 2 Cl + Cl və s. . s. 3. 2 Cl Cl 2 və s.

Konovalov reaksiyası D.P. Konovalova görə nitrasiya 140 o temperaturda seyreltilmiş azot turşusunun təsiri ilə həyata keçirilir. C. Reaksiya sxemi: RH + HNO 3 RNO 2 + H 2 O

Konovalov reaksiya mexanizmi HNO 3 N 2 O 4 1. N 2 O 4 2 NO 2 2. RH + NO 2 R + HNO 2 R + HNO 3 RNO 2 + OH RH + OH R + H 2 O və s. 3 .Açıq dövrə.

Alkenlər bir C=C rabitəsi olan doymamış karbohidrogenlərdir, Cn. H 2 n С=С – alkenlərin funksional qrupu

Alkenlərin kimyəvi xassələri Ümumi xüsusiyyətlər Alkenlər birləşmələrin reaktiv sinfidir. Çoxsaylı reaksiyalara məruz qalırlar, əksəriyyəti zəif pi bağını qırmaqla baş verir. E C-C (σ-) ~ 350 KJ/mol E C=C (-) ~ 260 KJ/mol

Xarakterik reaksiyalar Əlavə etmə reaksiyanın ən xarakterik növüdür. İkiqat bağ elektron donordur, ona görə də əlavə etməyə meyllidir: E - elektrofillər, kationlar və ya radikallar

Elektrofil əlavə reaksiyalarının nümunələri 1. Halojenlərin əlavə edilməsi – Bütün halogenlər deyil, yalnız xlor və brom əlavə edirlər! – Neytral halogen molekulunun qütbləşməsi qütblü həlledicinin təsiri altında və ya alkenin ikiqat bağının təsiri altında baş verə bilər. Qırmızı-qəhvəyi brom məhlulu rəngsiz olur

Elektrofilik əlavə Reaksiyalar otaq temperaturunda baş verir və işıqlandırma tələb etmir. Mexanizm iondur. Reaksiya sxemi: XY = Cl 2, Br 2, HCl, HBr, HI, H 2 O

Siqma kompleksi bir karbokatyondur - karbon atomunda müsbət yüklü bir hissəcik. Reaksiya mühitində başqa anionlar varsa, onlar da karbokasiyaya qoşula bilərlər.

Məsələn, suda həll olunan bromun əlavə edilməsi. İkiqat C=C bağına bu keyfiyyət reaksiyası brom məhlulunun rənginin dəyişməsi və iki məhsulun əmələ gəlməsi ilə davam edir:

Qeyri-simmetrik alkenlərə əlavə Əlavənin regioselektivliyi! Markovnikov qaydası (1869): turşular və su qeyri-simmetrik alkenlərə elə əlavə olunur ki, hidrogen daha çox hidrogenləşdirilmiş karbon atomuna əlavə olunur.

Markovnikov Vladimir Vasilieviç (1837 - 1904) Kazan Universitetinin məzunu. 1869-cu ildən - kimya kafedrasının professoru. Elmi məktəbin yaradıcısı. düyü. Mənbə: http: //şəkillər. yandex. ru.

Markovnikov qaydasının izahı Reaksiya ən sabit ara hissəciyin - karbokatonun əmələ gəlməsi ilə gedir. ilkin orta, daha sabit

Karbokasiyaların sabitlik seriyası: müasir formulada üçüncü dərəcəli ikincili ilkin metil Markovnikov qaydası: alkenə protonun əlavə edilməsi daha stabil karbokatonun əmələ gəlməsi ilə baş verir.

Anti-Markovnikov əlavəsi CF 3 -CH=CH 2 + HBr CF 3 -CH 2 Br Formal olaraq reaksiya Markovnikov qaydasına ziddir. CF 3 – elektron çəkən əvəzedici Digər elektron çıxaran maddələr: NO 2, SO 3 H, COOH, halogenlər və s.

Anti-Markovnikov əlavəsi daha stabil qeyri-sabit CF 3 – elektron qəbuledicisi, karbokatasiyanı destabilləşdirir.Reaksiya yalnız formal olaraq Markovnikov qaydasına ziddir. Əslində, daha sabit karbokatasiyadan keçdiyi üçün ona tabe olur.

Xaraş peroksid effekti X CH 3 -CH=CH 2 + HBr CH 3 -CH 2 Br X = O 2, H 2 O 2, ROOR Sərbəst radikal mexanizmi: 1. H 2 O 2 2 OH + HBr H 2 O + Br 2 CH 3 -CH=CH 2 + Br CH 3 -CH -CH 2 Br daha sabit radikal CH 3 -CH -CH 2 Br + HBr CH 3 -CH 2 Br + Br və s. 3. İstənilən iki radikal öz aranızda birləşir. .

Elektrofilik əlavə 3. Nəmləndirmə - suyun əlavə edilməsi - Reaksiya turşu katalizatorlarının, ən çox sulfat turşusunun iştirakı ilə baş verir. – Reaksiya Markovnikovun qaydasına tabedir. Spirt əldə etməyin ucuz yolu

İmtahan zamanı akademik İvan Alekseeviç Kablukov tələbədən hidrogenin laboratoriyada necə istehsal olunduğunu söyləməyi xahiş edir. "Civədən" deyə cavab verir. “Civədən hazırlanmışdır”ı necə nəzərdə tutursunuz? ! Adətən “sinkdən hazırlanmışdır” deyirlər, lakin civədən hazırlanmış orijinal bir şeydir. Reaksiya yazın”. Şagird yazır: Hg = H + g Və deyir: “Civə qızdırılır; H və g-yə parçalanır. H hidrogendir, yüngüldür və buna görə də uçur, lakin g cazibə qüvvəsinin sürətlənməsidir, ağır qalır. "Belə bir cavab üçün A verməlisən" dedi Kablukov. - Gəlin rekordlar kitabı alaq. Mən də əvvəlcə “beş”i qızdıracağam. "Üç" uçur, amma "iki" qalır."

Laboratoriyada iki kimyaçı: - Vasya, əlini bu stəkana sal. - atdım. - Nəsə hiss edirsən? - Yox. - Deməli, başqa stəkanda sulfat turşusu var.

Aromatik karbohidrogenlər Aromatik – ətirli? ? Aromatik birləşmələr benzol və kimyəvi davranışda ona bənzəyən maddələrdir!

Bir çox əvəzetmə reaksiyaları iqtisadi tətbiqi olan müxtəlif birləşmələrin istehsalına yol açır. Elektrofilik və nukleofil əvəzetmə kimya elmində və sənayedə böyük rol oynayır. Üzvi sintezdə bu proseslər bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir ki, onlara diqqət yetirilməlidir.

Kimyəvi hadisələrin müxtəlifliyi. Əvəzetmə reaksiyaları

Maddələrin çevrilməsi ilə bağlı kimyəvi dəyişikliklər bir sıra xüsusiyyətlərə görə fərqlənir. Yekun nəticələr və istilik effektləri fərqli ola bilər; Bəzi proseslər başa çatır, digərlərində maddələrdə dəyişiklik baş verir, tez-tez oksidləşmə dərəcəsinin artması və ya azalması ilə müşayiət olunur. Kimyəvi hadisələri son nəticəsinə görə təsnif edərkən reagentlər və məhsullar arasında keyfiyyət və kəmiyyət fərqlərinə diqqət yetirilir. Bu xüsusiyyətlərə əsasən, 7 növ kimyəvi çevrilməni, o cümlədən sxemə uyğun gələn əvəzetməni ayırd etmək olar: A-B + C A-C + B. Kimyəvi hadisələrin bütöv sinfinin sadələşdirilmiş qeydi başlanğıc maddələr arasında bir maddənin olması fikrini verir. reagentdə atomu, ionu və ya funksional qrupu əvəz edən hissəcik "hücum" adlanır. Əvəzetmə reaksiyası məhdudlaşdırıcı və xarakterikdir

Əvəzetmə reaksiyaları ikiqat mübadilə şəklində baş verə bilər: A-B + C-E A-C + B-E. Alt növlərdən biri, məsələn, mis sulfat məhlulundan dəmir ilə misin yerdəyişməsidir: CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu. “Hücum edən” hissəcik atomlar, ionlar və ya funksional qruplar ola bilər

Homolitik əvəzetmə (radikal, SR)

Kovalent bağların qırılmasının radikal mexanizmi ilə müxtəlif elementlər üçün ümumi olan bir elektron cütü molekulun "parçaları" arasında mütənasib olaraq paylanır. Sərbəst radikallar əmələ gəlir. Bunlar qeyri-sabit hissəciklərdir, sabitləşməsi sonrakı çevrilmələr nəticəsində baş verir. Məsələn, metandan etan istehsal edərkən, əvəzetmə reaksiyasında iştirak edən sərbəst radikallar meydana çıxır: CH 4 CH 3. + .N; CH 3. + .CH 3 → C2H5; N. + .N → N2. Yuxarıdakı əvəzetmə mexanizminə uyğun olaraq homolitik bağların parçalanması zəncirvari xarakter daşıyır. Metanda H atomları ardıcıl olaraq xlorla əvəz edilə bilər. Bromla reaksiya eyni şəkildə baş verir, lakin yod alkanlarda hidrogeni birbaşa əvəz edə bilmir; flüor onlarla çox güclü reaksiya verir.

Heterolitik bağların qırılma üsulu

Əvəzetmə reaksiyalarının ion mexanizmi ilə elektronlar yeni yaranan hissəciklər arasında qeyri-bərabər paylanır. Bağlayıcı elektron cütü tamamilə "fraqmentlərdən birinə", ən çox da qütb molekulunda mənfi sıxlığın keçdiyi bağ tərəfdaşına keçir. Əvəzetmə reaksiyalarına metil spirti CH 3 OH əmələ gəlməsi daxildir. Bromometan CH3Br-də molekulun parçalanması heterolitik, yüklü hissəciklər isə sabitdir. Metil müsbət yük, brom isə mənfi yük alır: CH 3 Br → CH 3 + + Br - ; NaOH → Na + + OH - ; CH 3 + + OH - → CH 3 OH; Na + + Br - ↔ NaBr.

Elektrofillər və nukleofillər

Elektronları olmayan və onları qəbul edə bilən hissəciklərə “elektrofillər” deyilir. Bunlara haloalkanlarda halogenlərlə əlaqəli karbon atomları daxildir. Nukleofillər elektron sıxlığını artırdılar; kovalent bağ yaratarkən bir cüt elektron "verirlər". Əvəzetmə reaksiyalarında mənfi yüklərlə zəngin olan nukleofillər elektron aclığı olan elektrofillər tərəfindən hücuma məruz qalır. Bu fenomen bir atomun və ya digər hissəciyin - tərk edən qrupun hərəkəti ilə əlaqələndirilir. Əvəzetmə reaksiyasının başqa bir növü elektrofilin bir nukleofil tərəfindən hücumudur. Molekullardan hansının substrat, hansının reagent olduğunu dəqiq göstərmək çətin olduğundan, iki prosesi ayırd etmək və əvəzetməni bu və ya digər növə aid etmək bəzən çətindir. Adətən belə hallarda aşağıdakı amillər nəzərə alınır:

• ayrılan qrupun xarakteri;
• nükleofil reaktivliyi;
• həlledicinin təbiəti;
• alkil hissəsinin quruluşu.

Nukleofilik əvəzetmə (SN)

Üzvi molekulda qarşılıqlı təsir prosesi zamanı qütbləşmənin artması müşahidə olunur. Tənliklərdə qismən müsbət və ya mənfi yük yunan əlifbasının hərfi ilə göstərilir. Bağın qütbləşməsi onun qopmasının təbiətini və molekulun "parçalarının" sonrakı davranışını mühakimə etməyə imkan verir. Məsələn, yodometandakı karbon atomu qismən müsbət yükə malikdir və elektrofilik mərkəzdir. O, artıq elektronları olan oksigenin yerləşdiyi su dipolunun həmin hissəsini çəkir. Elektrofil bir nukleofilik reagentlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda metanol əmələ gəlir: CH 3 I + H 2 O → CH 3 OH + HI. Nukleofil əvəzetmə reaksiyaları kimyəvi bağın yaradılmasında iştirak etməyən sərbəst elektron cütü olan mənfi yüklü ion və ya molekulun iştirakı ilə baş verir. Yodometanın SN 2 reaksiyalarında aktiv iştirakı onun nukleofil hücuma açıq olması və yodun hərəkətliliyi ilə izah olunur.

Elektrofilik əvəzetmə (SE)

Üzvi molekulda elektron sıxlığının artıqlığı ilə xarakterizə olunan nukleofil mərkəz ola bilər. Mənfi yükləri olmayan elektrofilik reagentlə reaksiya verir. Belə hissəciklərə sərbəst orbitallı atomlar və elektron sıxlığı az olan molekullar daxildir. "-" yükü olan B karbonu, su dipolunun müsbət hissəsi ilə - hidrogenlə qarşılıqlı təsir göstərir: CH 3 Na + H 2 O → CH 4 + NaOH. Bu elektrofilik əvəzetmə reaksiyasının məhsulu metandır. Heterolitik reaksiyalarda üzvi molekulların əks yüklü mərkəzləri qarşılıqlı təsir göstərir ki, bu da onları qeyri-üzvi maddələrin kimyasındakı ionlara bənzədir. Nəzərə almaq olmaz ki, üzvi birləşmələrin çevrilməsi nadir hallarda həqiqi kationların və anionların əmələ gəlməsi ilə müşayiət olunur.

Monomolekulyar və bimolekulyar reaksiyalar

Nukleofil əvəzetmə monomolekulyardır (SN1). Bu mexanizm üzvi sintezin mühüm məhsulunu - üçüncülü butil xloridini hidroliz etmək üçün istifadə olunur. Birinci mərhələ yavaşdır, karbonium kationuna və xlorid anionuna tədricən dissosiasiya ilə bağlıdır. İkinci mərhələ daha sürətli gedir, karbon ionunun su ilə reaksiyası baş verir. alkandakı halogenin hidroksi qrupu ilə əvəzlənməsi və ilkin spirtin alınması: (CH 3) 3 C—Cl → (CH 3) 3 C + + Cl - ; (CH 3) 3 C + + H 2 O → (CH 3) 3 C—OH + H +. Birincili və ikincili alkil halogenidlərin bir mərhələli hidrolizi karbon-halogen bağının eyni vaxtda məhv edilməsi və C-OH cütünün əmələ gəlməsi ilə xarakterizə olunur. Bu nukleofilik bimolekulyar əvəzetmə (SN2) mexanizmidir.

Heterolitik əvəzetmə mexanizmi

Əvəzetmə mexanizmi elektron ötürülməsi və aralıq komplekslərin yaradılması ilə bağlıdır. Reaksiya nə qədər tez baş verərsə, onun xarakterik aralıq məhsulları daha asan yaranır. Çox vaxt proses eyni vaxtda bir neçə istiqamətdə gedir. Üstünlük adətən onların formalaşması üçün ən az enerji tələb edən hissəciklərdən istifadə edən yola gedir. Məsələn, ikiqat bağın olması CH 3 + ionu ilə müqayisədə CH2=CH—CH 2+ alilik kationunun meydana çıxma ehtimalını artırır. Səbəb molekul boyunca yayılmış müsbət yükün delokalizasiyasına təsir edən çoxsaylı bağın elektron sıxlığındadır.

Benzol əvəzetmə reaksiyaları

Elektrofilik əvəzetmə ilə xarakterizə olunan qrup arenlərdir. Benzol halqası elektrofilik hücum üçün əlverişli bir hədəfdir. Proses ikinci reagentdə bağ polarizasiyası ilə başlayır, nəticədə benzol halqasının elektron buluduna bitişik elektrofil əmələ gəlir. Nəticədə keçid kompleksi yaranır. Elektrofilik hissəciklə karbon atomlarından biri arasında hələ tam əlaqə yoxdur, o, “aromatik altı” elektronun bütün mənfi yükünə cəlb olunur. Prosesin üçüncü mərhələsində elektrofil və halqanın bir karbon atomu ortaq elektron cütü (kovalent bağ) ilə bağlanır. Ancaq bu vəziyyətdə, sabit, sabit enerji vəziyyətinə nail olmaq baxımından əlverişsiz olan "aromatik altılıq" məhv edilir. “Proton atılması” adlandırıla bilən bir hadisə müşahidə olunur. H+ aradan qaldırılır və arenlərə xas olan sabit rabitə sistemi bərpa olunur. Əlavə məhsulda benzol halqasından bir hidrogen kationu və ikinci reagentdən bir anion var.

Üzvi kimyadan əvəzetmə reaksiyalarının nümunələri

Alkanlar xüsusilə əvəzetmə reaksiyası ilə xarakterizə olunur. Sikloalkanlar və arenlər üçün elektrofilik və nukleofil çevrilmələrə misallar verilə bilər. Üzvi maddələrin molekullarında oxşar reaksiyalar normal şəraitdə, lakin daha tez-tez qızdırıldıqda və katalizatorların iştirakı ilə baş verir. Ümumi və yaxşı öyrənilmiş proseslərə aromatik halqada elektrofilik əvəzetmə daxildir. Bu növün ən vacib reaksiyaları:

1. H 2 SO 4 iştirakı ilə benzolun nitrasiyası aşağıdakı sxem üzrə aparılır: C 6 H 6 → C 6 H 5 -NO 2.
2. Benzolun katalitik halogenləşməsi, xüsusən də xlorlama, tənliyə görə: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl.
3. Aromatik proses sulfat turşusunun "dumanlanması" ilə davam edir, benzolsulfon turşuları əmələ gəlir.
4. Alkilləşmə benzol halqasından bir hidrogen atomunun alkillə əvəzlənməsidir.
5. Asilləşmə - ketonların əmələ gəlməsi.
6. Formilasiya hidrogenin CHO qrupu ilə əvəzlənməsi və aldehidlərin əmələ gəlməsidir.

Əvəzetmə reaksiyalarına alkanlarda və sikloalkanlarda halogenlərin əlçatan C-H bağına hücum etdiyi reaksiyalar daxildir. Törəmələrin əmələ gəlməsi doymuş karbohidrogenlərdə və sikloparafinlərdə bir, iki və ya bütün hidrogen atomlarının dəyişdirilməsini əhatə edə bilər. Kiçik molekulyar çəkiyə malik bir çox haloalkanlar müxtəlif siniflərə aid olan daha mürəkkəb maddələrin istehsalında istifadə olunur. Əvəzetmə reaksiyalarının mexanizmlərinin öyrənilməsində əldə edilən irəliləyiş alkanlar, sikloparafinlər, arenlər və halogenləşdirilmiş karbohidrogenlər əsasında sintezlərin inkişafına güclü təkan vermişdir.