Урвалын ионы механизм. Органик химийн химийн урвалын төрлүүд – Мэдлэгийн гипермаркет

Органик бус ба органик химийн химийн урвалын төрлүүд.

1. Химийн урвал гэдэг нь нэг бодисоос бусад бодис үүсэх процесс юм. Үйл явцын шинж чанараас хамааран химийн урвалын төрлүүд ялгагдана.

1) Эцсийн үр дүнгийн дагуу

2) Дулаан ялгаруулах буюу шингээхэд үндэслэсэн

3) Урвалын урвуу чанарт үндэслэсэн

4) Урвалж буй бодисыг бүрдүүлдэг атомуудын исэлдэлтийн төлөвийн өөрчлөлтөд үндэслэсэн

Эцсийн үр дүнгээс харахад дараах төрлийн урвалууд байна.

A) Орлуулах: RH+Cl 2 →RCl+HCl

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

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

D) Задаргаа: CH 4 →C+2H 2

D) Изомержилт

E) Солилцоо

G) Холболт

Задрах урвалнэг бодисоос хоёр буюу түүнээс дээш бусад бодис үүсэх үйл явц юм.

Солилцооны урвалурвалд орж буй бодисууд бүрэлдэхүүн хэсгүүдээ солилцох үйл явц юм.

Орлуулах урвалуудэнгийн, нарийн төвөгтэй бодисуудын оролцоотойгоор үүсдэг бөгөөд үүний үр дүнд шинэ энгийн, нарийн төвөгтэй бодисууд үүсдэг.

Үр дүнд нь нийлмэл урвалуудхоёр ба түүнээс дээш бодисоос нэг шинэ бодис үүсдэг.

Дулаан ялгаруулалт эсвэл шингээлтээс хамааран дараах төрлийн урвалууд байдаг.

A) Экзотермик

B) Эндотермик

Экзотермик -Эдгээр нь дулаан ялгарах үед үүсдэг урвалууд юм.

Эндотермик- Эдгээр нь хүрээлэн буй орчны дулааныг шингээх үед үүсдэг урвал юм.

Урвалтаас хамааран урвалууд нь дараахь төрлүүдтэй байна.

A) Буцах боломжтой

B) эргэлт буцалтгүй

Зөвхөн нэг чиглэлд явж, анхны урвалжууд эцсийн бодис болж бүрэн хувирч дуусдаг урвалыг гэнэ. эргэлт буцалтгүй.

Буцах боломжтойХоёр эсрэг чиглэлд нэгэн зэрэг явагдах урвалыг нэрлэдэг.

Урвалж буй бодисыг бүрдүүлдэг атомуудын исэлдэлтийн төлөвийн өөрчлөлтөд үндэслэн урвалууд нь дараахь төрлүүдтэй байна.

A) Redox

Атомын исэлдэлтийн төлөв өөрчлөгдөхөд (нэг атом, молекул эсвэл ионоос электронууд нөгөөд шилжих) үүсэх урвалыг гэнэ. redox.

2. Урвалын механизмын дагуу урвалыг ион ба радикал гэж хуваадаг.

Ионы урвалууд- химийн бондын гетеролитик задралын үр дүнд ионуудын харилцан үйлчлэл (хос электронууд бүхэлдээ "фрагментуудын" аль нэгэнд очдог).

Ионы урвалууд нь хоёр төрлийн (урвалжийн төрлөөс хамааран):

A) электрофил - электрофилтэй урвалын үед.

Электрофиль– зарим атом дахь электроны нягтрал багассан чөлөөт тойрог буюу төвтэй бүлэг (жишээ нь: H +, Cl - эсвэл AlCl 3)

B) Нуклеофиль - нуклеофильтэй харилцан үйлчлэх үед

нуклеофиль -дан электрон хостой сөрөг цэнэгтэй ион буюу молекул (одоогоор химийн холбоо үүсэхэд оролцоогүй).

(Жишээ нь: F - , Cl - , RO - , I -).

Бодит химийн процессыг энгийн механизмаар тайлбарлах нь ховор байдаг. Химийн үйл явцыг молекул кинетик талаас нь нарийвчлан судлах нь тэдгээрийн ихэнх нь радикал гинжин механизмын дагуу явагддагийг харуулж байна; гинжин урвалын онцлог нь завсрын үе шатанд чөлөөт радикалууд үүсдэг (богино хугацааны амьдралтай молекул эсвэл атомын тогтворгүй хэсгүүд) , бүгд үнэ төлбөргүй харилцах боломжтой.

Амьд организм дахь шаталт, дэлбэрэлт, исэлдэлт, фотохимийн урвал, биохимийн урвалууд нь гинжин механизмаар дамждаг.

Гинжин систем нь хэд хэдэн үе шаттай:

1) гинжин бөөмжилт - гинжин урвалын үе шат, үүний үр дүнд чөлөөт радикалууд валентаар ханасан молекулуудаас үүсдэг.

2) гинжин хэлхээний үргэлжлэл - хэлхээний гинжин хэлхээний үе шат, чөлөөт үе шатуудын нийт тоог хадгалах замаар үргэлжлүүлнэ.

3) гинжин хэлхээний тасалдал - чөлөөт холбоог арилгахад хүргэдэг гинжин хэлхээний анхан шатны үе шат.

Салбарласан болон салаагүй гинжин урвалууд байдаг.

Гинжин хэлхээний хамгийн чухал ойлголтуудын нэг юм гинжний урт- чөлөөт радикал үүссэний дараа түүнийг алга болох хүртэл гинжин хэлхээний үргэлжилсэн үндсэн үе шатуудын дундаж тоо.

Жишээ нь: Устөрөгчийн хлоридын нийлэгжилт

1) CL 2 нь квант энерги болон радикал 2-ын дүрсийг шингээдэг: CL 2 +hv=CL * +CL *

2) идэвхтэй бөөмс нь m-молекул H 2-тэй нэгдэж устөрөгчийн хлорид ба идэвхтэй бөөмс H 2: CL 1 + H 2 = HCL + H *

3)CL 1 +H 2 =HCL+CL * гэх мэт.

6)H * +CL * =HCL - нээлттэй хэлхээ.

Салбар механизм:

F * +H 2 =HF+H * гэх мэт.

F * +H 2 =HF+H * гэх мэт.

Усанд энэ нь илүү төвөгтэй байдаг - OH *, O * радикалууд ба H * радикалууд үүсдэг.

Ионжуулагч цацрагийн нөлөөн дор үүсэх урвалууд: рентген туяа, катодын туяа гэх мэт. радиохимийн гэж нэрлэдэг.

Молекулуудын цацраг туяатай харилцан үйлчлэлийн үр дүнд хамгийн идэвхтэй тоосонцор үүсэх үед молекулуудын задрал ажиглагдаж байна.

Ийм урвал нь бөөмсийг дахин нэгтгэх, тэдгээрийн өөр өөр хослол бүхий бодис үүсэхийг дэмждэг.

Үүний жишээ бол пуужингийн түлшний бүрэлдэхүүн хэсэг болох гидразин N 2 H 4 юм. Сүүлийн үед γ-туяанд өртсөний үр дүнд аммиакаас гидразин авах оролдлого хийж байна.

NH 3 → NH 2 * + H*

2NH 2 *→ N 2 H 4

Усны радиолиз гэх мэт радиохимийн урвалууд нь организмын амьдралд чухал үүрэгтэй.

Уран зохиол:

1. Ахметов, Н.С. Ерөнхий ба органик бус хими / Н.С.Ахметов. - 3 дахь хэвлэл. – М.: Дээд сургууль, 2000. – 743 х.

1. Коровин Н.В. Ерөнхий хими / N.V. Коровин. – М.: Дээд сургууль, 2006. – 557 х.
2. Кузьменко Н.Е. Химийн богино курс / N.E. Кузьменко, В.В.Еремин, В.А. Попков. – М.: Дээд сургууль, 2002. – 415 х.
3. Зайцев, О.С. Ерөнхий хими. Бодисын бүтэц, химийн урвал / O.S. Зайцев. - М.: Хими, 1990.
4. Карапетянц, М.Х. Бодисын бүтэц / М.Х. Карапетянц, С.И.Дракин. - М.: Дээд сургууль, 1981 он.
5. Cotton F. Органик бус химийн үндэс / F. Cotton, J. Wilkinson. - М.: Мир, 1981.
6. Угай, Я.А. Ерөнхий ба органик бус хими / Я.А.Угай. – М.: Дээд сургууль, 1997 он.

Биологи, биоорганик химийн чиглэлээр 1-р курсын оюутнуудын бие даан ажиллах заавар

(модуль 1)

Зөвшөөрсөн

Их сургуулийн эрдмийн зөвлөл

Харьковын ХНМУ

Органик химийн урвалын үндсэн төрөл ба механизм: Арга. тогтоол. 1-р курсын оюутнуудад / comp. А.О. Сыровая, Л.Г. Шаповал, В.Н. Петюнина, Э.Р. Грабовецкая, В.А. Макаров, С.В. Андреева, С.А. Наконечная, Л.В. Лукьянова, Р.О. Бачинский, С.Н. Козуб, Т.С. Тишакова, О.Л. Левашова, Н.В. Копотева, Н.Н. Чаленко. – Харьков: ХНМУ, 2014. – С. 32.

Эмхэтгэсэн: А.О. Сыровая, Л.Г. Шаповал, В.Н. Петюнина, Э.Р. Грабовецкая, В.А. Макаров, С.В. Андреева, Л.В. Лукьянова, С.А. Наконечная, Р.О. Бачинский, С.Н. Козуб, Т.С. Тишакова, О.Л. Левашова, Н.В. Копотева, Н.Н. Чаленко

Сэдэв I: Химийн урвалын ангилал.

АЛКАН, АЛКЕН, АРЕН, Спирт, ФЕНОЛ, АМИН, АЛЬДЕГИД, КЕТОН, НҮРСБОСОЛНЫ ХҮЧЛИЙН УРАЛДААН

Сэдвийн урам зоригийн шинж чанарууд

Энэ сэдвийг судлах нь бие махбод дахь бодисын солилцооны явцад тохиолддог биохимийн зарим урвалыг (липидийн хэт исэл, Кребсийн мөчлөгт ханаагүй хүчил үүсэх гэх мэт) ойлгох үндэс суурь болно. эмнэлгийн эм, байгалийн аналоги нэгдлүүдийн нийлэгжилтэнд ийм урвалын механизмыг ойлгох.

Сурах зорилго

Органик нэгдлүүдийн үндсэн ангиудын электрон бүтэц, орлуулагчийн электрон нөлөөллийн дагуу гомолит ба гетеролитик урвалд орох чадварыг урьдчилан таамаглах чадвартай байх.

1. ЧӨЛӨӨТ РАДИКАЛ БОЛОН ЭЛЕКТРОФИЛИЙН РЕАКС (НҮС НҮҮС ҮҮСГИЙН УРАЛДААН)

Боловсролын зорилтот асуултууд

1. Дараах урвалын механизмыг тайлбарлах чадвартай байх.

Радикал орлуулалт - R S

Электрофилийн холболт - A E

Электрофилийн орлуулалт - S E

2. Электрофилийн харилцан үйлчлэлийн үед орлуулагчийн урвалд үзүүлэх нөлөөг электрон эффект дээр үндэслэн тайлбарлах чадвартай байх.

Суурь

1. Нүүрстөрөгчийн атомын бүтэц. Түүний электрон тойрог замын гибридизацийн төрлүүд.

2. - ба - бондын бүтэц, урт, энерги.

3. Циклогексаны конформаци.

4. Хослуулах. Нээлттэй ба хаалттай (үнэрт) коньюгат систем.

5. Орлуулагчийн электрон нөлөө.

6. Шилжилтийн төлөв. Карбокатоны электрон бүтэц. Зуучлагч - ба -цогцолборууд.

Практик Navски

1. Ковалентын холбоо тасрах боломж, урвалын төрөл, механизмыг тодорхойлж сурах.

2. Давхар холбоо, үнэрт нэгдлүүдийн бромжих урвалыг туршилтаар гүйцэтгэх чадвартай байх.

Хяналтын асуултууд

1. Этиленийг устөрөгчжүүлэх урвалын механизмыг өг.

2. Пропеной хүчлийн усжилтын урвалын механизмыг тодорхойлно уу. Хүчиллэг катализийн үүргийг тайлбарла.

3. Толуол (метилбензол)-ийн нитржих урвалын тэгшитгэлийг бич. Энэ урвал ямар механизмаар явагддаг вэ?

4. Бромжих урвалын жишээн дээр нитробензолын молекул дахь нитро бүлгийн идэвхгүйжүүлэх, чиглүүлэх нөлөөг тайлбарла.

Боловсролын даалгавар, тэдгээрийг шийдвэрлэх алгоритмууд

Даалгавар №1. Гэрлээр цацруулсан изобутан ба циклопентаныг бромжуулах урвалын механизмыг тайлбарла.

Шийдлийн алгоритм . Изобутан ба циклопентан молекулууд нь sp 3 эрлийзжүүлсэн нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрддэг. Тэдний молекул дахь C - C холбоо нь туйлшралгүй, C - H холбоо нь бага туйлттай байдаг. Эдгээр холбоо нь чөлөөт радикалууд - хосгүй электронтой бөөмс үүсэх замаар гомолитик задралд амархан өртдөг. Тиймээс эдгээр бодисын молекулуудад радикал орлуулах урвал явагдах ёстой - R S урвал эсвэл гинжин урвал.

Аливаа R S урвалын үе шатууд нь эхлэх, өсөлт ба гинжин хэлхээний төгсгөл юм.

Эхлэл гэдэг нь өндөр температур эсвэл хэт ягаан туяанд чөлөөт радикал үүсэх үйл явц юм.

Гинжин өсөлт нь өндөр идэвхтэй чөлөөт радикалуудын харилцан үйлчлэлийн улмаас үүсдэг  Циклопентан молекул дахь бага туйлт C - H холбоо бүхий Br нь шинэ циклопентил радикал үүсэхэд:

Циклопентил радикал нь шинэ бромын молекултай харилцан үйлчилж, үүн дэх бондын гомолитик задралыг үүсгэж, бромоциклопентан болон шинэ бромын радикалыг үүсгэдэг.

Бром чөлөөт радикал нь циклопентаны шинэ молекул руу дайрдаг. Тиймээс гинжин өсөлтийн үе шат олон удаа давтагддаг, өөрөөр хэлбэл гинжин урвал үүсдэг. Гинжийг таслах нь янз бүрийн радикалуудыг нэгтгэснээр гинжин урвалыг дуусгана.

Циклопентаны молекул дахь бүх нүүрстөрөгчийн атомууд тэнцүү тул зөвхөн моноциклобромопентан үүсдэг.

Изобутан дахь C - H холбоо нь тэнцүү биш юм. Эдгээр нь гомолитик диссоциацийн энерги болон үүссэн чөлөөт радикалуудын тогтвортой байдлын хувьд ялгаатай байдаг. C-H бондын задралын энерги нь гуравдагчаас анхдагч нүүрстөрөгчийн атом хүртэл нэмэгддэг нь мэдэгдэж байна. Чөлөөт радикалуудын тогтвортой байдал ижил дарааллаар буурдаг. Тийм ч учраас изобутан молекулд бромжих урвал нь гуравдагч нүүрстөрөгчийн атом дээр сонгомол байдлаар явагддаг.

Илүү идэвхтэй хлорын радикалуудын хувьд сонгомол байдал бүрэн ажиглагддаггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хлоржуулах явцад нүүрстөрөгчийн аль ч атом дахь устөрөгчийн атомууд орлуулах боломжтой боловч гуравдагч нүүрстөрөгч дэх орлуулах бүтээгдэхүүний агууламж хамгийн их байх болно.

Даалгавар №2. Олейны хүчлийг жишээ болгон ашиглан цацрагийн өвчний үед эсийн мембран гэмтсэний үр дүнд үүсдэг липидийн хэт исэлдэлтийн урвалын механизмыг тайлбарлана уу. Бидний биед ямар бодис антиоксидант үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?

Шийдлийн алгоритм. Радикал урвалын жишээ бол эсийн мембраны нэг хэсэг болох ханаагүй тосны хүчлүүд нь радикалуудад өртдөг липидийн хэт исэл юм. Цацраг идэвхит цацрагийн үед усны молекулууд задарч, радикал болж хувирдаг. Гидроксил радикалууд нь давхар бондтой зэргэлдээх метилений бүлэгт ханаагүй хүчлийн молекул руу дайрдаг. Энэ тохиолдолд  бондын электронуудтай нийлэхэд хосгүй электрон оролцоотойгоор тогтворжсон радикал үүсдэг. Дараа нь органик радикал дирадикал хүчилтөрөгчийн молекултай харилцан үйлчлэлцэж тогтворгүй гидропероксид үүсгэдэг бөгөөд тэдгээр нь задардаг альдегидүүд нь хүчил болж исэлддэг - урвалын эцсийн бүтээгдэхүүн. Пероксидын исэлдэлтийн үр дагавар нь эсийн мембраныг устгах явдал юм.

Бие дэх Е витамин (токоферол) дарангуйлах нөлөө нь эсэд үүсдэг чөлөөт радикалуудыг холбох чадвартай холбоотой юм.

Үүссэн феноксидын радикалд хосгүй электрон нь үнэрт цагирагийн -электрон үүлтэй нийлдэг бөгөөд энэ нь харьцангуй тогтвортой байдалд хүргэдэг.

Даалгавар №3. Этилен броминжуулах урвалын механизмыг өг.

Шийдлийн алгоритм. Sp 2 буюу sp-эрлийзжих төлөвт байгаа нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрдэх нэгдлүүдийн хувьд ердийн урвалууд нь  холбоо тасрах, өөрөөр хэлбэл нэмэлт урвалууд юм. Эдгээр урвал нь урвалжийн шинж чанар, уусгагчийн туйлшрал, температур гэх мэт зэргээс шалтгаалан радикал эсвэл ионы механизмаар явагдаж болно. Ионы урвал нь электронтой төстэй электрофил урвалж эсвэл нуклеофилийн урвалжийн үйл ажиллагааны дор явагддаг. , электроноо хандивладаг. Электрофилийн урвалжууд нь дүүргэгдээгүй электрон бүрхүүлтэй атомуудтай катион ба нэгдлүүд байж болно. Хамгийн энгийн электрофил урвалж бол протон юм. Нуклеофилийн урвалжууд нь анионууд буюу хуваагдаагүй электрон хостой атом бүхий нэгдлүүд юм.

Алкенуудын хувьд - sp 2 - эсвэл sp-эрлийзжсэн нүүрстөрөгчийн атомтай нэгдлүүд, электрофил нэмэх урвалууд - A E урвалууд нь ердийн зүйл юм. Нарны гэрэл байхгүй үед туйлын уусгагчдад галогенжих урвал нь карбокатууд үүсэх замаар ионы механизмаар явагддаг.

Этилен дэх π бондын нөлөөгөөр бромын молекул туйлширч тогтворгүй π комплекс үүсгэн карбокатион болж хувирдаг. Үүний дотор бром нь нүүрстөрөгчтэй π холбоогоор холбогддог. Уг процесс нь бромын анионы энэхүү карбокатионтой харилцан үйлчлэлцснээр эцсийн урвалын бүтээгдэхүүн болох дибромоэтан үүсдэг.

Даалгавар No4 . Пропенийг чийгшүүлэх урвалын жишээг ашиглан Марковниковын дүрмийг зөвтгө.

Шийдлийн алгоритм. Усны молекул нь нуклеофилийн урвалж учраас катализаторгүйгээр давхар холбоонд нэмэх боломжгүй юм. Ийм урвалд хүчил нь катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг. π холбоо тасрах үед хүчил протоныг нэмснээр карбокатионууд үүсдэг.

Усны молекул нь хүчилтөрөгчийн атомын хосолсон электронуудын улмаас үүссэн карбокатанд наалддаг. Оксонийн тогтвортой алкил дериватив үүсдэг бөгөөд энэ нь протон ялгарах үед тогтворждог. Урвалын бүтээгдэхүүн нь сек-пропанол (пропан-2-ол) юм.

Гидратжуулалтын урвалд Марковниковын дүрмийн дагуу протоныг илүү устөрөгчжүүлсэн нүүрстөрөгчийн атом руу нэмнэ, учир нь CH 3 бүлгийн эерэг индуктив нөлөөгөөр электрон нягтрал энэ атом руу шилждэг. Нэмж дурдахад протон нэмсэний улмаас үүссэн гуравдагч карбокат нь анхдагчаас илүү тогтвортой байдаг (хоёр алкил бүлгийн нөлөө).

Даалгавар №5. Циклопропаныг бромжуулах явцад 1,3-дибромопропан үүсэх боломжийг зөвтгөнө үү.

Шийдлийн алгоритм. Гурав буюу дөрвөн гишүүнтэй цагираг (циклопропан ба циклобутан) молекулууд нь ханаагүй нэгдлүүдийн шинж чанарыг харуулдаг, учир нь тэдгээрийн "гадил жимсний" бондын электрон төлөв нь π бондтой төстэй байдаг. Иймээс ханаагүй нэгдлүүдийн нэгэн адил цагираг тасарсан нэмэлт урвалд ордог.

Даалгавар №6. Бром устөрөгчийн 1,3 бутадиентэй хийсэн урвалыг тайлбарла. Энэ хариу үйлдэл юугаараа онцлог вэ?

Шийдлийн алгоритм. Бром устөрөгч нь 1,3 бутадиентэй урвалд ороход 1,2 нэмэлт (1) ба 1,4 нэмэлт (2) бүтээгдэхүүнүүд үүснэ.

Бүтээгдэхүүн (2) үүсэх нь бүхэл бүтэн молекулд нийтлэг байдаг π-электрон үүлний нэгдмэл системд байгаатай холбоотой бөгөөд үүний үр дүнд электрофил нэмэлт урвалд (A E - урвал) орно. бүхэл блок:

Даалгавар №7. Бензолыг бромжуулах урвалын механизмыг тайлбарла.

Шийдлийн алгоритм. Битүү коньюгат электрон систем агуулсан үнэрт нэгдлүүдийн хувьд электрофил орлуулах урвал нь онцлог шинж чанартай байдаг. Бөгжний хоёр тал дээр электрон нягтрал ихсэх нь түүнийг нуклеофилийн урвалжуудын дайралтаас хамгаалж, эсрэгээр катион болон бусад электрофил урвалжуудын довтолгоонд өртөх боломжийг хөнгөвчилдөг.

Бензолын галогентэй харилцан үйлчлэл нь катализатор - AlCl 3, FeCl 3 (Льюисийн хүчил гэж нэрлэгддэг) -ийн дэргэд явагддаг. Тэд галоген молекулыг туйлшруулж, дараа нь бензолын цагирагийн π электрон руу дайрдаг.

π-цогцолбор σ-цогцолбор

Эхлээд π-комплекс үүсч, аажмаар σ-комплекс болон хувирч, бром нь ароматик цагирагийн зургаан электроны хоёрынх нь зардлаар нүүрстөрөгчийн аль нэг атомтай ковалент холбоо үүсгэдэг. Үлдсэн дөрвөн π электрон нь нүүрстөрөгчийн цагирагийн таван атомын дунд жигд тархсан; σ-цогцолбор нь протон ялгарах замаар сэргээгддэг үнэрт чанараа алддаг тул тийм ч таатай бус бүтэц юм.

Ароматик нэгдлүүд дэх электрофил орлуулах урвалд сульфонжуулалт, нитратжуулалт орно. Нитратжуулагчийн үүргийг нитройл катион - NO 2+ гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь төвлөрсөн хүхрийн болон азотын хүчлийн харилцан үйлчлэлээр үүсдэг (нитратлах хольц); ба сульфонжуулагчийн үүрэг нь SO 3 H + катион буюу хүхрийн исэл (IV), хэрэв сульфонжуулалтыг олеумаар гүйцэтгэнэ.

Шийдлийн алгоритм. SE урвал дахь нэгдлүүдийн идэвхжил нь үнэрт цөм дэх электрон нягтралаас хамаардаг (шууд харилцаа). Үүнтэй холбогдуулан бодисын урвалын чадварыг орлуулагч ба гетероатомын электрон нөлөөлөлтэй холбон авч үзэх хэрэгтэй.

Анилины амин бүлэг нь +M нөлөө үзүүлдэг бөгөөд үүний үр дүнд бензолын цагираг дахь электроны нягтрал нэмэгдэж, түүний хамгийн их концентраци нь орто ба пара байрлалд ажиглагддаг. Урвал нь илүү хялбар болдог.

Нитробензол дахь нитро бүлэг нь -I ба -M нөлөөтэй тул орто ба пара байрлал дахь бензолын цагиргийг идэвхгүй болгодог. Электрофилийн харилцан үйлчлэл нь хамгийн их электрон нягтралтай газарт тохиолддог тул энэ тохиолдолд мета-изомерууд үүсдэг. Тиймээс электрон хандивлагч орлуулагчид нь орто ба пара баримжаа (эхний төрлийн чиг баримжаа ба SE урвалыг идэвхжүүлэгчид; электрон татагч орлуулагчид нь SE урвалын мета баримжаа (хоёр дахь төрлийн чиг баримжаа)) юм.

π-илүүдэл системд хамаарах таван гишүүнтэй гетероцикл (пиррол, фуран, тиофен) -д S E урвал нь бензолоос илүү амархан явагддаг; энэ тохиолдолд α-байрлал илүү реактив байна.

Пиридин азотын атом бүхий гетероциклик системүүд нь π дутагдалтай байдаг тул электрофил орлуулах урвалд ороход илүү хэцүү байдаг; энэ тохиолдолд электрофил нь азотын атомтай харьцуулахад β-байрлалыг эзэлдэг.

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

Нэмэлт урвалууд

Ийм урвал нь олон (давхар эсвэл гурвалсан) холбоо агуулсан органик нэгдлүүдийн хувьд ердийн зүйл юм. Энэ төрлийн урвалд галоген, галоген устөрөгч, усыг алкен, алкинд нэмэх урвал орно.

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

Устгах урвал

Эдгээр нь олон тооны холбоо үүсэхэд хүргэдэг урвал юм. Устөрөгчийн галид ба усыг устгах үед Зайцевын дүрмээр тодорхойлсон урвалын тодорхой сонгомол байдал ажиглагддаг бөгөөд үүний дагуу устөрөгчийн атом цөөхөн байдаг нүүрстөрөгчийн атомаас устөрөгчийн атомыг арилгадаг. Жишээ урвал

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

Полимержилт ба поликонденсаци

n(CH 2 =CHCl)  (-CH 2 -CHCl)n

Redox

Исэлдэлтийн урвалын хамгийн хүчтэй нь шаталт бөгөөд бүх төрлийн органик нэгдлүүдийн урвалын шинж чанар юм. Энэ тохиолдолд шаталтын нөхцлөөс хамааран нүүрстөрөгчийг исэлдүүлэн С (төө тортог), CO эсвэл CO 2, устөрөгчийг ус болгон хувиргадаг. Гэсэн хэдий ч органик химичүүдийн хувьд шаталтаас хамаагүй зөөлөн нөхцөлд явагддаг исэлдэлтийн урвалууд ихээхэн сонирхол татдаг. Ашигласан исэлдүүлэгч бодисууд: усан дахь Br2 эсвэл CCl 4 дахь Cl2 уусмал; Ус эсвэл шингэрүүлсэн хүчил дэх KMnO 4; зэсийн исэл; шинэхэн тунасан мөнгө(I) эсвэл зэс(II) гидроксид.

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

Эфиржилт (ба түүний урвуу гидролизийн урвал)

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

Цикл ачаалал

Ө Р Ү Р

‖ + ‖ → ǀ ǀ

R Y R-Y

‖ + →

11. Органик урвалыг механизмаар нь ангилах. Жишээ.

Урвалын механизм нь химийн урвалын нарийвчилсан алхам алхмаар тайлбарыг агуулдаг. Үүний зэрэгцээ ямар ковалент холбоо ямар дарааллаар, ямар аргаар тасарсан нь тогтоогддог. Урвалын үйл явцын явцад шинэ холбоо үүсэхийг мөн нарийвчлан тайлбарласан болно. Урвалын механизмыг авч үзэхдээ юуны өмнө урвалд орж буй молекул дахь ковалент холбоог таслах аргад анхаарлаа хандуулаарай. Ийм хоёр арга байдаг - гомолитик ба гетеролитик.

Радикал урвалковалент холбоог гомолитик (радикал) задлах замаар үргэлжлүүлнэ:

Туйл бус эсвэл бага туйлттай ковалент холбоо (C–C, N–N, C–H) нь өндөр температурт эсвэл гэрлийн нөлөөн дор радикал задралд ордог. CH 3 радикал дахь нүүрстөрөгч нь 7 гадаад электронтой (CH 4 дахь тогтвортой октет бүрхүүлийн оронд). Радикалууд тогтворгүй, алга болсон электроныг (хос хүртэл эсвэл октет хүртэл) авах хандлагатай байдаг. Тогтвортой бүтээгдэхүүн бий болгох нэг арга бол димеризаци (хоёр радикалын хослол) юм.

CH 3 + CH 3 CH 3 : CH 3,

Н + Н Н : Н.

Радикал урвалууд - Эдгээр нь жишээлбэл, алканыг хлоржуулах, бромжуулах, нитржүүлэх урвалууд юм.

Ионы урвалууд гетеролитик бондын задралын үед үүсдэг. Энэ тохиолдолд нүүрстөрөгчийн атомын цэнэгтэй богино хугацааны органик ионууд - карбокатион ба карбанионууд завсрын байдлаар үүсдэг. Ионы урвалын үед холболтын электрон хос нь салдаггүй, харин атомуудын аль нэгэнд бүрэн шилжиж, түүнийг анион болгон хувиргадаг.

Хүчтэй туйлширсан (H–O, C–O) ба амархан туйлширдаг (C–Br, C–I) холбоо нь гетеролитик задралд өртөмтгий байдаг.

Ялгах нуклеофилийн урвал (нуклеофиль– цөмийг хайж, электрон дутагдалтай газар) ба электрофил урвалууд (электрофилэлектрон хайж байна). Тодорхой урвал нь нуклеофиль эсвэл электрофил гэсэн мэдэгдэл нь урвалжийг үргэлж хэлдэг. Урвалж– илүү энгийн бүтэцтэй урвалд оролцдог бодис. Субстрат– илүү нарийн бүтэцтэй эхлэлийн бодис. Гарч буй бүлэгнь нүүрстөрөгчтэй холбогдсон сольж болох ион юм. Урвалын бүтээгдэхүүн– шинэ нүүрстөрөгч агуулсан бодис (урвалын тэгшитгэлийн баруун талд бичигдсэн).

TO нуклеофилийн урвалжууд(нуклеофиль) нь сөрөг цэнэгтэй ионууд, ганц хос электронтой нэгдлүүд, нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн давхар холбоо бүхий нэгдлүүд орно. TO электрофил урвалжууд(электрофиль) нь эерэг цэнэгтэй ионууд, дүүргэгдээгүй электрон бүрхүүлтэй нэгдлүүд (AlCl 3, BF 3, FeCl 3), карбонилийн бүлэгтэй нэгдлүүд, галогенууд орно. Электрофиль гэдэг нь шинэ холбоо үүсгэх явцад хос электрон нэмэх чадвартай аливаа атом, молекул, ион юм. Ионы урвалын хөдөлгөгч хүч нь эсрэг цэнэгтэй ионууд эсвэл өөр өөр молекулуудын хэсгүүдийн хэсэгчилсэн цэнэгтэй (+ ба –) харилцан үйлчлэл юм.

Урвалын ангилал Эхлэх ба эцсийн бодисын тоогоор: 1. Нэмэх 2. Устгах (арилгах) 3. Орлуулах

Урвалын ангилал Холбоо тасрах механизмаар: 1. Гомолит (радикал) радикалууд 2. Гетеролитик (ион) ионууд

Урвалын механизм Механизм гэдэг нь химийн урвалын үе шатуудын нарийвчилсан тайлбар бөгөөд завсрын бүтээгдэхүүн, тоосонцорыг заана. Урвалын схем: Урвалын механизм:

Урвалжийн төрлөөр урвалын ангилал 1. Радикал Хослогдоогүй электронтой химийн идэвхтэй бөөмсийг радикал гэнэ. 2. Электрофиль Электрофиль гэдэг нь электрон дутагдалтай бөөм буюу молекул, электрон дутагдалтай атом юм. 3. Нуклеофиль нуклеофиль нь дан электрон хостой атом бүхий анион буюу саармаг молекул юм.

Органик бодис дахь химийн бондын төрөл Бондын үндсэн төрөл нь ковалент (бага түгээмэл ион) Сигма холбоо (σ-): Пи холбоо (-)

ALKANES - алифат (өөх) нүүрсустөрөгч "Алифатос" - тос, өөх тос (Грек). Cn. H 2 n+2 Ханасан нүүрсустөрөгчид

Гомологийн цуврал: CH 4 - метан C 2 H 6 - этан C 3 H 8 - пропан C 4 H 10 - бутан C 5 H 12 - пентан гэх мэт. C 6 H 14 - гексан C 7 H 16 - гептан С 8 H 18 - октан C 9 H 20 - нонан C 10 H 22 - декан ба C 390 H 782 - контактгүй (1985)

Метан молекулын атом-орбитал загвар Метан молекул дахь нүүрстөрөгчийн атом нь S ба P-орбиталгүй болсон! Түүний энерги, хэлбэрийн хувьд тэнцүү 4 эрлийз SP 3 орбитал нь устөрөгчийн атомын S орбиталуудтай 4 холбоо үүсгэдэг. H H 4 холбоо

Нитратжуулалтын урвал Коновалов Дмитрий Петрович (1856 -1928) 1880 он. Алкан гэж тооцогддог "химийн үхсэн" -ийг сэргээх анхны амжилттай оролдлого. Би алканыг нитратжуулах нөхцлийг олсон. Цагаан будаа. Эх сурвалж: http: //зураг. yandex. ru.

Химийн шинж чанар I. C-H холбоо тасрах урвал (орлуулах урвал): 1. галогенжих 2. нитратжилт 3. сульфохлоржуулах II. С-С холбоо тасрах урвал: 1. шаталт 2. хагарал 3. изомержилт

Хэрхэн химич олох вэ? Хэрэв та химич олохыг хүсвэл эрвээхэй болон ионжоогүй гэж юу болохыг асуугаарай. Хэрэв тэр үслэг амьтан, хөдөлмөрийн зохион байгуулалтын талаар ярьж эхэлбэл тайван орхи. Шинжлэх ухааны зөгнөлт зохиолч, шинжлэх ухааныг сурталчлагч Исаак Азимов (1920-1992) Зураг. Эх сурвалж: http: //зураг. yandex. ru.

1. Галогенжих урвал Хлоржуулах: RH + Cl 2 hv RCl + HCl Бромжилт: RH + Br 2 hv RBr + HBr Жишээлбэл, метаныг хлоржуулах: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl

Чөлөөт радикал механизмын үе шатууд Урвалын схем: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl Урвалын механизм: I. Гинжний эхлэл - чөлөөт радикал үүсэх үе шат. Cl Cl 2 Cl Радикал нь идэвхтэй тоосонцор, урвалын санаачлагч юм. – – Тайз нь халаалт эсвэл гэрэлтүүлгийн хэлбэрээр эрчим хүч шаарддаг. Дараагийн үе шатууд нь халаалтгүй, харанхуйд явагдаж болно.

Чөлөөт радикал механизмын үе шатууд II. Гинжин өсөлт нь гол үе шат юм. CH 4 + Cl HCl + CH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl Үе шат нь хэд хэдэн дэд үе шатуудыг агуулж болох бөгөөд тус бүр дээр шинэ радикал үүсдэг боловч H биш!!! II үе шатанд, үндсэн үе шатанд, үндсэн бүтээгдэхүүн нь зайлшгүй бий болно!

Чөлөөт радикал механизмын үе шат III. Гинж дуусгавар болох - радикалуудыг дахин нэгтгэх. Cl + Cl Cl 2 Cl + CH 3 CH 3 Cl CH 3 + CH 3 CH 3 -CH 3 Аливаа хоёр радикал нэгдэнэ.

Орлуулах сонгомол байдал Сонголт – сонгомол байдал. Региосонголт гэдэг нь урвалын тодорхой хэсэгт сонгомол байдал юм. Жишээлбэл, галогенжилтийн сонголт: 45% 3% Дүгнэлт? 55% 97%

Галогенжилтийн сонгомол чанар нь дараах хүчин зүйлээс хамаарна: Урвалын нөхцөл. Бага температурт энэ нь илүү сонгомол байдаг. Галогенийн мөн чанар. Галоген хэдий чинээ идэвхтэй байна төдий чинээ сонгомол урвал бага байна. F 2 нь C-C холбоог устгаж, маш хүчтэй урвалд ордог. Эдгээр нөхцөлд I 2 нь алкануудтай урвалд ордоггүй. Алканы бүтэц.

Орлуулах сонгомолд алканы бүтцийн нөлөөлөл. Хэрэв алкан дахь нүүрстөрөгчийн атомууд тэгш бус байвал тэдгээрийн орлуулалт өөр өөр хурдаар явагдана. Хамаатан садан орлуулах урвалын хурд Анхдагч. H атом Хоёрдогч атом H Терт. Н атомын хлоржуулалт 1 3, 9 5, 1 бромжилт 1 82 1600 Дүгнэлт?

Гуравдагч устөрөгчийн атомыг зайлуулахын тулд хоёрдогч ба анхдагч атомыг зайлуулахаас бага эрчим хүч шаардагдана! Алканы томъёо Гомолизийн үр дүн ED, кЖ/моль 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

Урвалын чиглэл Аливаа урвал нь илүү тогтвортой завсрын бөөмс үүсэх чиглэлд голчлон явагддаг!

Радикал урвалын завсрын тоосонцор нь чөлөөт радикал юм. Хамгийн тогтвортой радикал нь хамгийн амархан үүсдэг! Радикалуудын тогтвортой байдлын цуврал: R 3 C > R 2 CH > RCH 2 > CH 3 Алкил бүлгүүд нь электрон хандивлах нөлөө үзүүлдэг тул радикалыг тогтворжуулдаг.

Сульфохлоржуулах урвал Урвалын схем: RH + Cl 2 + SO 2 RSO 2 Cl + HCl Урвалын механизм: 1. Cl Cl 2 Cl 2. RH + Cl R + HCl R + SO 2 RSO 2 + Cl 2 RSO 2 Cl + Cl гэх мэт. гэх мэт 3. 2 Cl Cl 2 гэх мэт.

Коноваловын урвал D.P. Коноваловын дагуу нитратжуулалтыг 140 o-ийн температурт шингэрүүлсэн азотын хүчлийн үйлчлэлээр гүйцэтгэдэг. C. Урвалын схем: RH + HNO 3 RNO 2 + H 2 O

Коноваловын урвалын механизм 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 гэх мэт 3 .Нээлттэй хэлхээ.

Алкенууд нь нэг Cn C=C холбоо бүхий ханаагүй нүүрсустөрөгчид юм. H 2 n С=С – алкенуудын функциональ бүлэг

Алкены химийн шинж чанарууд Ерөнхий шинж чанарууд Алкенууд нь нэгдлүүдийн урвалд ордог анги юм. Тэд олон тооны урвалд ордог бөгөөд ихэнх нь сул pi бондыг таслах замаар үүсдэг. E C-C (σ-) ~ 350 КЖ/моль E C=C (-) ~ 260 КЖ/моль

Онцлог урвал Нэмэгдэл нь урвалын хамгийн онцлог төрөл юм. Давхар холбоо нь электрон хандивлагч тул дараахь зүйлийг нэмэх хандлагатай байдаг: E - электрофил, катион эсвэл радикал

Электрофиль нэмэх урвалын жишээ 1. Галоген нэмэх – Бүх галоген биш, зөвхөн хлор, бром нэмдэг! – Төвийг сахисан галоген молекулын туйлшрал нь туйлын уусгагчийн үйлчлэлээр эсвэл алкений давхар холболтын нөлөөн дор тохиолдож болно. Улаан хүрэн бромын уусмал өнгөгүй болно

Электрофилийн нэмэлт урвал нь өрөөний температурт тохиолддог бөгөөд гэрэлтүүлэг шаарддаггүй. Механизм нь ион юм. Урвалын схем: XY = Cl 2, Br 2, HCl, HBr, HI, H 2 O

Сигма цогцолбор нь карбокатион буюу нүүрстөрөгчийн атом дээр эерэг цэнэгтэй бөөм юм. Хэрэв урвалын орчинд бусад анионууд байгаа бол тэд мөн карбокатанд нэгдэж болно.

Жишээлбэл, усанд ууссан бромын нэмэлт. Давхар C=C холбоонд үзүүлэх энэхүү чанарын урвал нь бромын уусмалын өнгө өөрчлөгдөж, хоёр бүтээгдэхүүн үүсэх замаар явагдана.

Тэгш хэмт бус алкенуудад нэмэх Нэмэх региосонголт! Марковниковын дүрэм (1869): хүчил ба ус нь тэгш хэмтэй бус алкенуудад нэгдэж, устөрөгч нь илүү их устөрөгчжүүлсэн нүүрстөрөгчийн атомд нэмэгддэг.

Марковников Владимир Васильевич (1837 - 1904) Казанийн их сургуулийг төгссөн. 1869 оноос хойш - химийн тэнхимийн профессор. Шинжлэх ухааны сургууль үүсгэн байгуулагч. Цагаан будаа. Эх сурвалж: http: //зураг. yandex. ru.

Марковниковын дүрмийн тайлбар Хамгийн тогтвортой завсрын бөөмс болох карбокатион үүсэх замаар урвал явагдана. анхан шатны хоёрдогч, илүү тогтвортой

Карбокатуудын тогтвортой байдлын цуврал: орчин үеийн томъёонд гуравдагч хоёрдогч анхдагч метил Марковниковын дүрэм: протоныг алкенд нэмэх нь илүү тогтвортой карбокат үүсэх замаар явагддаг.

Марковниковын эсрэг нэмэлт CF 3 -CH=CH 2 + HBr CF 3 -CH 2 Br Албан ёсоор урвал нь Марковниковын дүрмийн эсрэг явагддаг. CF 3 – электрон татах орлуулагч Бусад электрон татах бодисууд: NO 2, SO 3 H, COOH, галоген гэх мэт.

Марковниковын эсрэг нэмэлт нь илүү тогтвортой тогтворгүй CF 3 – электрон хүлээн авагч, карбокатыг тогтворгүй болгодог.Урал нь зөвхөн албан ёсоор Марковниковын дүрэмтэй зөрчилддөг. Үнэн хэрэгтээ энэ нь илүү тогтвортой карбокациар дамждаг тул түүнд дуулгавартай байдаг.

Хараш хэт ислийн нөлөө X CH 3 -CH=CH 2 + HBr CH 3 -CH 2 Br X = O 2, H 2 O 2, ROOR Чөлөөт радикал механизм: 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 илүү тогтвортой радикал CH 3 -CH -CH 2 Br + HBr CH 3 -CH 2 Br + Br гэх мэт 3. Аль ч хоёр радикал хоорондоо нийлдэг. .

Электрофилийн нэмэлт 3. Гидраци - ус нэмэх - Хүчлийн катализатор, ихэвчлэн хүхрийн хүчлийн оролцоотойгоор урвал явагдана. - Урвал Марковниковын дүрэмд захирагддаг. Архи согтууруулах ундаа авах хямд арга

Шалгалтын үеэр академич Иван Алексеевич Каблуков оюутанаас лабораторид устөрөгч хэрхэн үүсдэгийг хэлэхийг хүсчээ. "Мөнгөн уснаас" гэж тэр хариулав. "Мөнгөн усаар хийсэн" гэж юу гэсэн үг вэ? ! Тэд ихэвчлэн "цайрыгаар хийсэн" гэж хэлдэг ч мөнгөн усаар хийсэн нь анхны зүйл юм. Хариу үйлдэл бичээрэй." Оюутан: Hg = H + g гэж бичээд: "Мөнгөн ус халсан; энэ нь H ба g болж задардаг. H нь устөрөгч, энэ нь хөнгөн тул нисдэг, харин g нь хүндийн хүчний хурдатгал, хүнд хэвээр байна." "Ийм хариулт өгөхийн тулд та А өгөх хэрэгтэй" гэж Каблуков хэлэв. - Хоёулаа бичлэгийн дэвтэр авъя. Би "тав"-ыг эхлээд халаана. "Гурав" ниссэн ч "хоёр" үлдэнэ."

Лабораторийн хоёр химич: - Вася, гараа энэ шилэнд хий. - Би хаясан. - Та ямар нэгэн зүйл мэдэрч байна уу? - Үгүй. - Тэгэхээр өөр шилэнд хүхрийн хүчил байна.

Үнэрт нүүрсустөрөгчүүд Үнэрт - анхилуун үнэртэй юу? ? Үнэрт нэгдлүүд нь бензол ба химийн шинж чанараараа түүнтэй төстэй бодисууд юм!

Олон орлуулалтын урвалууд нь эдийн засгийн хэрэглээнд зориулагдсан төрөл бүрийн нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх замыг нээж өгдөг. Электрофиль ба нуклеофилийн орлуулалт нь химийн шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг. Органик синтезийн хувьд эдгээр процессууд нь анхаарах ёстой хэд хэдэн онцлог шинж чанартай байдаг.

Төрөл бүрийн химийн үзэгдлүүд. Орлуулах урвалууд

Бодисын хувиргалттай холбоотой химийн өөрчлөлтүүд нь хэд хэдэн шинж чанараараа ялгагдана. Эцсийн үр дүн болон дулааны нөлөөлөл өөр байж болно; Зарим процессууд дуусч, заримд нь бодисын өөрчлөлт гарч ирдэг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн исэлдэлтийн зэрэг нэмэгдэх, буурах дагалддаг. Химийн үзэгдлийг эцсийн үр дүнгээр нь ангилахдаа урвалж ба бүтээгдэхүүний чанарын болон тоон ялгааг анхаарч үздэг. Эдгээр шинж чанарууд дээр үндэслэн 7 төрлийн химийн хувиргалтыг ялгаж салгаж болно, үүнд орлуулалт нь схемийн дагуу явагдана: A-B + C A-C + B. Химийн үзэгдлийн бүхэл бүтэн ангиллын хялбаршуулсан тэмдэглэгээ нь эхлэлийн бодисуудын дунд байдаг гэсэн санааг өгдөг. урвалж дахь атом, ион эсвэл функциональ бүлгийг орлох бөөмсийг "дайралт" гэж нэрлэдэг. Орлуулах урвал нь хязгаарлах шинж чанар юм

Орлуулах урвалууд нь давхар солилцоо хэлбэрээр тохиолдож болно: A-B + C-E A-C + B-E. Дэд зүйлүүдийн нэг нь жишээлбэл, зэсийн сульфатын уусмалаас төмрийг нүүлгэн шилжүүлэх явдал юм: CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu. "Довтолж буй" бөөмс нь атом, ион эсвэл функциональ бүлгүүд байж болно

Гомолитик орлуулах (радикал, SR)

Ковалентын холбоог таслах радикал механизмын тусламжтайгаар өөр өөр элементүүдэд нийтлэг электрон хос нь молекулын "фрагментууд" хооронд пропорциональ байдлаар тархдаг. Чөлөөт радикалууд үүсдэг. Эдгээр нь тогтворгүй хэсгүүд бөгөөд тогтворжилт нь дараагийн хувиргалтын үр дүнд үүсдэг. Жишээлбэл, метанаас этан үйлдвэрлэхэд орлуулах урвалд оролцдог чөлөөт радикалууд гарч ирдэг: CH 4 CH 3. + .N; CH 3. + .CH 3 → C2H5; N. + .N → N2. Дээрх орлуулах механизмын дагуу гомолитик бондын задрал нь гинжин шинж чанартай байдаг. Метан дахь H атомуудыг дараалан хлороор сольж болно. Бромтой урвал ижил төстэй явагддаг боловч иод нь алкан дахь устөрөгчийг шууд орлуулах боломжгүй тул фтор нь тэдэнтэй хэт хүчтэй урвалд ордог.

Гетеролитик холбоог таслах арга

Орлуулах урвалын ионы механизмаар электронууд шинээр үүссэн хэсгүүдийн хооронд жигд бус тархдаг. Холболтын хос электронууд бүхэлдээ "фрагментуудын аль нэгэнд", ихэнхдээ туйлын молекул дахь сөрөг нягтрал руу шилжсэн бондын түнш рүү очдог. Орлуулах урвалд метилийн спирт CH 3 OH үүсэх зэрэг орно. Бромметан CH3Br-д молекулын хуваагдал нь гетеролитик бөгөөд цэнэгтэй хэсгүүд нь тогтвортой байдаг. Метил нь эерэг цэнэгийг, бром нь сөрөг цэнэгийг олж авдаг: CH 3 Br → CH 3 + + Br -; NaOH → Na + + OH - ; CH 3 + + OH - → CH 3 OH; Na + + Br - ↔ NaBr.

Электрофиль ба нуклеофиль

Электрон дутагдалтай, тэдгээрийг хүлээн авах чадвартай бөөмсийг "электрофиль" гэж нэрлэдэг. Үүнд галоалкан дахь галогентэй холбогдсон нүүрстөрөгчийн атомууд орно. Нуклеофилууд нь электрон нягтралыг ихэсгэдэг бөгөөд ковалент холбоо үүсгэх үед хос электроныг "хандивладаг". Орлуулах урвалын үед сөрөг цэнэгээр баялаг нуклеофилууд электроны өлсгөлөнд нэрвэгдсэн электрофилуудын дайралтанд өртдөг. Энэ үзэгдэл нь атом эсвэл бусад бөөмийн хөдөлгөөнтэй холбоотой байдаг - орхих бүлэг. Орлуулах урвалын өөр нэг төрөл бол электрофилд нуклеофилийн халдлага юм. Молекулуудын аль нь субстрат, аль нь урвалж болохыг нарийн тодорхойлоход хэцүү байдаг тул хоёр процессыг ялгаж салгаж, нэг төрлийн орлуулалтыг тодорхойлоход заримдаа хэцүү байдаг. Ийм тохиолдолд ихэвчлэн дараахь хүчин зүйлсийг харгалзан үздэг.

• орхиж буй бүлгийн мөн чанар;
• нуклеофилийн урвал;
• уусгагчийн шинж чанар;
• алкил хэсгийн бүтэц.

Нуклеофилийн орлуулах (SN)

Органик молекул дахь харилцан үйлчлэлийн явцад туйлшралын өсөлт ажиглагдаж байна. Тэгшитгэлд хэсэгчилсэн эерэг эсвэл сөрөг цэнэгийг Грек цагаан толгойн үсгээр тэмдэглэнэ. Бондын туйлшрал нь түүний хагарлын шинж чанар, молекулын "хэсэг" -ийн цаашдын үйл ажиллагааг дүгнэх боломжийг олгодог. Жишээлбэл, иодометан дахь нүүрстөрөгчийн атом нь хэсэгчилсэн эерэг цэнэгтэй бөгөөд электрофилийн төв юм. Энэ нь илүүдэл электронтой хүчилтөрөгч байрладаг усны диполийн хэсгийг татдаг. Электрофиль нь нуклеофилийн урвалжтай харилцан үйлчлэхэд метанол үүсдэг: CH 3 I + H 2 O → CH 3 OH + HI. Химийн холбоо үүсгэхэд оролцдоггүй чөлөөт электрон хостой сөрөг цэнэгтэй ион буюу молекулын оролцоотойгоор нуклеофилийн орлуулалтын урвал явагдана. SN 2 урвалд иодометан идэвхтэй оролцдог нь нуклеофилийн довтолгоонд нээлттэй, иодын хөдөлгөөнтэй холбоотой байдаг.

Электрофиль орлуулах (SE)

Органик молекул нь нуклеофилийн төвийг агуулж болох бөгөөд энэ нь электроны илүүдэл нягтралаар тодорхойлогддог. Энэ нь сөрөг цэнэггүй электрофил урвалжтай урвалд ордог. Ийм бөөмсүүдэд чөлөөт тойрог замтай атомууд ба электрон нягтрал багатай молекулууд орно. "-" цэнэгтэй В нүүрстөрөгч нь усны диполийн эерэг хэсэг - устөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг: CH 3 Na + H 2 O → CH 4 + NaOH. Энэхүү электрофил орлуулах урвалын бүтээгдэхүүн нь метан юм. Гетеролитик урвалын үед органик молекулуудын эсрэг цэнэгтэй төвүүд харилцан үйлчилдэг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг органик бус бодисын химийн ионуудтай төстэй болгодог. Органик нэгдлүүдийн хувирал нь жинхэнэ катион ба анион үүсэх нь ховор тохиолддог гэдгийг мартаж болохгүй.

Мономолекул ба хоёр молекулын урвал

Нуклеофилийн орлуулалт нь мономолекул (SN1) юм. Энэ механизм нь органик синтезийн чухал бүтээгдэхүүн болох гуравдагч бутил хлоридыг гидролиз хийхэд ашиглагддаг. Эхний шат нь удаан бөгөөд энэ нь нүүрстөрөгчийн катион ба хлоридын анион руу аажмаар задрахтай холбоотой юм. Хоёр дахь шат нь илүү хурдан үргэлжилж, нүүрстөрөгчийн ионы устай урвал явагдана. алкан дахь галогенийг гидрокси бүлгээр сольж, анхдагч спиртийг олж авах: (CH 3) 3 C—Cl → (CH 3) 3 C + + Cl - ; (CH 3) 3 C + + H 2 O → (CH 3) 3 C—OH + H +. Анхдагч ба хоёрдогч алкилгалогенидын нэг үе шаттай гидролиз нь нүүрстөрөгч-галогенийн холбоог нэгэн зэрэг устгаж, C-OH хос үүсэх замаар тодорхойлогддог. Энэ нь нуклеофилик бимолекул орлуулах (SN2) механизм юм.

Гетеролитик орлуулах механизм

Орлуулах механизм нь электрон дамжуулалт, завсрын цогцолборыг бий болгохтой холбоотой. Урвал хурдан явагдах тусам түүний шинж чанартай завсрын бүтээгдэхүүн амархан гарч ирдэг. Ихэнхдээ үйл явц нь хэд хэдэн чиглэлд нэгэн зэрэг явагддаг. Давуу тал нь ихэвчлэн үүсэхэд хамгийн бага эрчим хүч шаарддаг бөөмсийг ашигладаг замд ордог. Жишээлбэл, давхар холбоо байгаа нь CH 3 + ионтой харьцуулахад аллилик катион CH2=CH—CH2+ үүсэх магадлалыг нэмэгдүүлдэг. Үүний шалтгаан нь олон тооны бондын электрон нягтралд оршдог бөгөөд энэ нь молекул даяар тархсан эерэг цэнэгийн делокализацид нөлөөлдөг.

Бензол орлуулах урвал

Электрофилийн орлуулалтаар тодорхойлогддог бүлэг нь аренууд юм. Бензолын цагираг нь электрофилийн довтолгоонд тохиромжтой бай юм. Үйл явц нь хоёр дахь урвалж дахь бондын туйлшралаас эхэлдэг бөгөөд үүний үр дүнд бензолын цагирагийн электрон үүлтэй зэргэлдээ электрофил үүснэ. Үүний үр дүнд шилжилтийн цогцолбор гарч ирдэг. Электрофиль бөөмс ба нүүрстөрөгчийн атомуудын хооронд бүрэн холбоо хараахан гараагүй байгаа бөгөөд энэ нь "үнэрт зургаан" электроны сөрөг цэнэгийг бүхэлд нь татдаг. Процессын гурав дахь шатанд цагирагийн электрофил ба нэг нүүрстөрөгчийн атом нь хос электроноор (ковалентын холбоо) холбогддог. Гэхдээ энэ тохиолдолд "үнэрт зургаа" устдаг бөгөөд энэ нь тогтвортой, тогтвортой эрчим хүчний төлөв байдалд хүрэхийн тулд тааламжгүй юм. "Протоны ялгаралт" гэж нэрлэж болох үзэгдэл ажиглагдаж байна. H+ арилж, аренуудын тогтвортой харилцаа холбооны систем сэргээгддэг. Дайвар бүтээгдэхүүн нь бензолын цагирагнаас устөрөгчийн катион, хоёр дахь урвалжаас анион агуулдаг.

Органик химийн урвалын жишээ

Алканууд нь ялангуяа орлуулах урвалаар тодорхойлогддог. Циклоалкан ба аренуудад электрофил ба нуклеофилик хувиргалтын жишээг өгч болно. Органик бодисын молекул дахь ижил төстэй урвал нь ердийн нөхцөлд тохиолддог боловч халах, катализаторын оролцоотой үед ихэвчлэн тохиолддог. Нийтлэг бөгөөд сайн судлагдсан процессууд нь үнэрт цагираг дахь электрофилийн орлуулалт юм. Энэ төрлийн хамгийн чухал хариу үйлдэл:

1. H 2 SO 4-ийн оролцоотойгоор бензолын нитратжуулалт нь дараахь схемийн дагуу явагдана: C 6 H 6 → C 6 H 5 -NO 2.
2. Бензолыг каталитик галогенжүүлэх, ялангуяа хлоржуулах, тэгшитгэлийн дагуу: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl.
3. Үнэрт үйл явц нь хүхрийн хүчлийг "утаалах" замаар үргэлжилж, бензол сульфоны хүчил үүсдэг.
4. Алкилизаци гэдэг нь бензолын цагирагнаас устөрөгчийн атомыг алкилээр солих явдал юм.
5. Ациляци - кетон үүсэх.
6. Формаци гэдэг нь устөрөгчийг CHO бүлгээр сольж, альдегид үүсэх явдал юм.

Орлуулах урвалд галоген нь хүртээмжтэй C-H холбоонд халддаг алкан ба циклоалкан дахь урвал орно. Дериватив үүсэх нь ханасан нүүрсустөрөгч ба циклопарафин дахь нэг, хоёр эсвэл бүх устөрөгчийн атомыг солихтой холбоотой байж болно. Жижиг молекул жинтэй галоалкануудын ихэнхийг өөр өөр ангилалд хамаарах илүү нарийн төвөгтэй бодисыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Орлуулах урвалын механизмыг судлахад гарсан ахиц дэвшил нь алкан, циклопарафин, арен, галогенжүүлсэн нүүрсустөрөгчид суурилсан синтезийг хөгжүүлэхэд хүчтэй түлхэц өгсөн.