Reaksiyonun iyonik mekanizması. Organik kimyada kimyasal reaksiyon türleri - Bilgi Hipermarketi

İnorganik ve organik kimyada kimyasal reaksiyon türleri.

1. Kimyasal reaksiyon, bir maddeden diğer maddelerin oluştuğu bir süreçtir. Sürecin doğasına bağlı olarak kimyasal reaksiyon türleri ayırt edilir.

1) Nihai sonuca göre

2) Isının salınması veya emilmesi temelinde

3) Reaksiyonun tersinirliğine dayanarak

4) Reaktanları oluşturan atomların oksidasyon derecesindeki bir değişikliğe dayanarak

Nihai sonuca göre reaksiyonlar aşağıdaki türlerdedir:

A) İkame: RH+Cl 2 → RCl+HCl

B) Katılım: CH2 \u003d CH2 + Cl2 → CH2Cl-CH2Cl

C) Bölünme: CH3 -CH2OH → CH2 \u003d CH2 + H20

D) Ayrışma: CH 4 → C + 2H 2

D) İzomerizasyon

E) Takas

G) Bağlantılar

Ayrışma reaksiyonu Bir maddeden iki veya daha fazla başka maddenin oluşturulduğu bir süreç.

Değişim reaksiyonu Tepkenlerin bileşen alışverişinde bulunduğu süreç denir.

İkame reaksiyonları basit ve karmaşık maddelerin katılımıyla meydana gelir, bunun sonucunda yeni basit ve karmaşık maddeler oluşur.

Sonuç olarak bileşik reaksiyonlar iki veya daha fazla maddenin bir araya gelmesiyle yeni bir madde oluşur.

Reaksiyon ısısının salınımına veya emilmesine bağlı olarak aşağıdaki türler vardır:

A) ekzotermik

B) Endotermik

Ekzotermik - Bunlar ısı açığa çıkaran reaksiyonlardır.

Endotermik ortamdan ısıyı emen reaksiyonlardır.

Tersinirlik esasına göre reaksiyonlar aşağıdaki tiplerdedir:

A) tersine çevrilebilir

B) geri döndürülemez

Tek yönde ilerleyen ve başlangıçtaki reaktanların tamamen nihai maddelere dönüşmesiyle sonuçlanan reaksiyonlara denir. geri döndürülemez.

geri dönüşümlü Tepkimeler aynı anda iki zıt yönde ilerleyen tepkimelere denir.

Reaktanları oluşturan atomların oksidasyon durumundaki değişikliğe bağlı olarak reaksiyonlar aşağıdaki tiplerdedir:

A) redoks

Atomların oksidasyon durumundaki bir değişiklikle meydana gelen reaksiyonlara (elektronların bir atomdan, molekülden veya iyondan diğerlerine aktarıldığı) denir. redoks.

2. Reaksiyonun mekanizmasına göre iyonik ve radikal olarak ayrılırlar.

İyonik reaksiyonlar- kimyasal bir bağın heterolitik kopması sonucu iyonlar arasındaki etkileşim (bir çift elektron tamamen "parçalardan" birine geçer).

İyonik reaksiyonlar iki tiptir (reaktifin tipine göre):

A) elektrofilik - bir elektrofil ile reaksiyon sırasında.

elektrofil- bazı atomlar için serbest yörüngelere veya azaltılmış elektron yoğunluğuna sahip merkezlere sahip bir gruplama (örneğin: H +, Cl - veya AlCl 3)

B) Nükleofilik - bir nükleofil ile etkileşim sırasında

Nükleofil - paylaşılmamış elektron çiftine sahip (şu anda kimyasal bir bağ oluşumuna katılmayan) negatif yüklü bir iyon veya molekül.

(Örnekler: F - , Cl - , RO - , I -).

Gerçek kimyasal süreçler, yalnızca nadir durumlarda basit mekanizmalarla açıklanabilir. Kimyasal süreçlerin moleküler kinetik açıdan ayrıntılı bir incelemesi, çoğunun radikal bir zincir mekanizması yoluyla ilerlediğini gösterir; zincir paylaşımlarının bir özelliği, ara aşamalarda serbest radikallerin oluşumudur (kararsız molekül veya atom parçaları). ömrü kısa, hepsinin ücretsiz bağlantıları var.

Canlı organizmalarda yanma, patlama, oksidasyon, fotokimyasal reaksiyonlar, biyokimyasal reaksiyonlar süreçleri zincir mekanizmasına göre ilerlemektedir.

Zincir bölgelerin birkaç aşaması vardır:

1) zincir çekirdeklenmesi - değerlik doymuş moleküllerden serbest radikallerin ortaya çıkmasının bir sonucu olarak zincir p-tion aşaması.

2) zincirin devamı - toplam serbest aşama sayısının korunmasıyla devam eden p-tion zincirinin aşaması.

3) zincir kırılması - serbest bağların kaybolmasına yol açan p-tion zincirlerinin temel aşaması.

Dallanmış ve dallanmamış zincir reaksiyonları vardır.

Zincirin en önemli kavramlarından biri zincir uzunluğu- serbest radikalin ortaya çıkmasından sonra ortadan kaybolmasına kadar zincirin devamındaki ortalama temel aşama sayısı.

Örnek: Hidrojen Klorür Sentezi

1) m-la CL 2, bir miktar enerji ve 2 radikalin görüntüsünü emer: CL 2 + hv \u003d CL * + CL *

2) aktif parçacık, hidroklorik asit oluşturan m-molekül H2 ve aktif parçacık H2: CL 1 + H2 \u003d HCL + H * ile birleşir

3)CL 1 +H2 =HCL+CL * vb.

6) H * + CL * \u003d HCL - açık devre.

Dallanmış mekanizma:

F * + H 2 \u003d HF + H *, vb.

F * + H 2 \u003d HF + H *, vb.

Suda ise daha zordur; OH*, O* radikalleri ve H* radikalleri oluşur.

İyonlaştırıcı radyasyonun etkisi altında meydana gelen reaksiyonlar: X ışınları, katot ışınları vb. radyokimyasal denir.

Moleküllerin radyasyonla etkileşimi sonucunda en reaktif parçacıkların oluşmasıyla moleküllerin bozunması gözlenir.

Bu tür reaksiyonlar parçacıkların rekombinasyonuna ve çeşitli kombinasyonlarla maddelerin oluşumuna katkıda bulunur.

Bir örnek, roket yakıtının bir bileşeni olan hidrazin N2H4'tür. Son zamanlarda, γ ışınlarına maruz kalmanın bir sonucu olarak amonyaktan hidrazin elde etmek için girişimlerde bulunulmuştur:

NH3 → NH2 * + H *

2NH2 * → N2H4

Suyun radyolizi gibi radyokimyasal reaksiyonlar organizmaların hayati faaliyetleri için önemlidir.

Edebiyat:

1. Akhmetov, N.S. Genel ve inorganik kimya / N.S. Akhmetov. - 3. baskı. - M .: Yüksek okul, 2000. - 743 s.

1. Korovin N.V. Genel kimya / N.V. Korovin. - M.: Yüksekokul, 2006. - 557 s.
2. Kuzmenko N.E. Kimyada kısa bir kurs / N.E. Kuzmenko, V.V.Eremin, V.A. Popkov. - M.: Yüksekokul, 2002. - 415 s.
3. Zaitsev, O.S. Genel Kimya. Maddelerin yapısı ve kimyasal reaksiyonlar / O.S. Zaytsev. – M.: Kimya, 1990.
4. Karapetyants, M.Kh. Maddenin yapısı / M.Kh. Karapetyants, S.I. Drakin. - M.: Yüksekokul, 1981.
5. Cotton F. İnorganik kimyanın temelleri / F. Cotton, J. Wilkinson. – M.: Mir, 1981.
6. Ugay, Ya.A. Genel ve inorganik kimya / Ya.A.Ugai. - M.: Yüksekokul, 1997.

Biyolojik ve biyoorganik kimyada 1. sınıf öğrencilerinin bağımsız çalışmaları için yönergeler

(modül 1)

Onaylı

Üniversite Akademik Konseyi

Kharkiv KhNMU

Organik kimyada reaksiyonların ana türleri ve mekanizmaları: Yöntem. kararname. 1. sınıf öğrencileri için / comp. A.O. Syrovaya, L.G. Shapoval, V.N. Petyunina, E.R. Grabovetskaya, V.A. Makarov, S.V. Andreeva, S.A. Nakonechnaya, L.V. Lukyanova, R.O. Bachinsky, S.N. Kozub, T.S. Tishakova, O.L. Levashova, N.V. Kopoteva, N.N. Chalenko. - Kharkov: KhNMU, 2014. - S. 32.

Derleyen: A.Ö. Syrovaya, L.G. Shapoval, V.N. Petyunina, E.R. Grabovetskaya, V.A. Makarov, S.V. Andreeva, L.V. Lukyanova, S.A. Nakonechnaya, R.O. Bachinsky, S.N. Kozub, T.S. Tishakova, O.L. Levashova, N.V. Kopoteva, N.N. Chalenko

Konu I: Kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması.

Alkanların, Alkenlerin, Arenlerin, Alkollerin, Fenollerin, Aminlerin, Aldehitlerin, Ketonların ve Karboksilik Asitlerin Reaktivitesi

Konunun motivasyon özelliği

Bu konunun incelenmesi, vücuttaki metabolizma sürecinde meydana gelen bazı biyokimyasal reaksiyonların (lipid peroksidasyonu, Krebs döngüsünde doymamış olanlardan hidroksi asitlerin oluşumu, vb.) Anlaşılmasının temelini oluşturur. tıbbi preparatların ve doğal bileşiklerin analoglarının sentezinde bu tür reaksiyonların mekanizmasının anlaşılması.

öğrenme hedefi

Organik bileşiklerin ana sınıflarının, elektronik yapılarına ve sübstitüentlerin elektronik etkilerine göre homolitik ve heterolitik etkileşim reaksiyonlarına girme yeteneklerini tahmin edebilmek.

1. SERBEST RADİKAL VE ELEKTROFİLİK REAKSİYONLAR (HİDROKARBONLARIN REAKTİVİTESİ)

Öğrenme hedefli sorular

1. Aşağıdaki reaksiyonların mekanizmalarını açıklayabilecektir:

Radikal ikame - RS

Elektrofilik ekleme - A E

Elektrofilik ikame - S E

2. Elektrofilik etkileşimlerde sübstitüentlerin reaktivite üzerindeki etkisini elektronik etkilere dayalı olarak açıklayabilecektir.

Temel

1. Karbon atomunun yapısı. Elektronik yörüngelerinin hibridizasyon türleri.

2. - ve -bağlarının yapısı, uzunluğu ve enerjisi.

3. Sikloheksanın konformasyonları.

4. Eşleştirme. Açık ve kapalı (aromatik) konjuge sistemler.

5. İkame edicilerin elektronik etkileri.

6. Geçiş durumu. Karbokasyonun elektronik yapısı. Aracılar - ve  - kompleksleri.

Pratik gezinmeSki

1. Kovalent bağın kopma olasılığını, reaksiyonun tipini ve mekanizmasını belirlemeyi öğrenin.

2. Çift bağ içeren bileşiklerin ve aromatik bileşiklerin bromlama reaksiyonlarını deneysel olarak gerçekleştirebilecektir.

Kontrol soruları

1. Etilen hidrojenasyon reaksiyonunun mekanizmasını verin.

2. Propenoik asit hidrasyon reaksiyonunun mekanizmasını tanımlayın. Asit katalizinin rolünü açıklar.

3. Toluenin (metilbenzen) nitrasyonu için reaksiyon denklemini yazın. Bu reaksiyonun mekanizması nedir?

4. Nitrobenzen molekülündeki nitro grubunun deaktivasyon ve yönlendirici etkisini brominasyon reaksiyonunu örnek vererek açıklayınız.

Çözümleri için öğrenme görevleri ve algoritmalar

Görev numarası 1. Işık ışınlaması altında izobütan ve siklopentanın bromlanmasının reaksiyon mekanizmasını açıklayın.

Çözüm algoritması . İzobütan ve siklopentan molekülleri sp3 hibritleşmiş karbon atomlarından oluşur. Moleküllerindeki C - C bağları polar değildir ve C - H bağları düşük polariteye sahiptir. Bu bağlar, eşleşmemiş elektronlara sahip parçacıklar olan serbest radikallerin oluşumuyla oldukça kolay bir şekilde homolitik kopmaya maruz kalır. Dolayısıyla, bu maddelerin moleküllerinde radikal bir ikame reaksiyonunun - R S - reaksiyonu veya zincirinin meydana gelmesi gerekir.

Herhangi bir RS reaksiyonunun aşamaları şunlardır: başlatma, büyüme ve zincirin sonlandırılması.

Başlatma, yüksek sıcaklıkta veya ultraviyole ışınlamada serbest radikallerin oluşma sürecidir:

Zincir büyümesi oldukça reaktif bir serbest radikalin etkileşimi nedeniyle meydana gelir.  Yeni bir siklopentil radikalinin oluşumu ile siklopentan molekülünde düşük polar C - H bağına sahip Br:

Siklopentil radikali, yeni bir brom molekülü ile etkileşime girerek, içinde homolitik bir bağın bölünmesine neden olur ve bromosiklopentan ve yeni bir brom radikali oluşturur:

Serbest brom radikali yeni siklopentan molekülüne saldırır. Böylece zincir büyüme aşaması birçok kez tekrarlanır, yani bir zincirleme reaksiyon meydana gelir. Zincir sonlandırma, farklı radikalleri birleştirerek zincir reaksiyonunu tamamlar:

Siklopentan molekülündeki tüm karbon atomları eşit olduğundan yalnızca monosiklobromopentan oluşur.

İzobütanda C - H bağları eşdeğer değildir. Homolitik ayrışmanın enerjisi ve oluşan serbest radikallerin stabilitesi bakımından farklılık gösterirler. Üçüncül karbon atomundan birincil karbon atomuna doğru C-H bağının kopma enerjisinin arttığı bilinmektedir. Serbest radikallerin stabilitesi de aynı sırayla azalır. Bu nedenle izobütan molekülünde brominasyon reaksiyonu, üçüncül karbon atomunda bölge seçici olarak ilerler:

Daha aktif klor radikali için bölgesel seçiciliğe tam olarak uyulmadığını belirtmek gerekir. Klorlama sırasında, herhangi bir karbon atomundaki hidrojen atomları değiştirilebilir, ancak üçüncül karbondaki ikame ürününün içeriği en büyük olacaktır.

Görev numarası 2. Örnek olarak oleik asit kullanarak, radyasyon hastalığında hücre zarlarının hasar görmesi sonucu ortaya çıkan lipid peroksidasyon reaksiyonunun mekanizmasını açıklayın. Vücudumuzda hangi maddeler antioksidan görevi görür?

Çözüm algoritması. Radikal reaksiyonun bir örneği, hücre zarlarının bir parçası olan doymamış yağ asitlerinin radikallerin etkisine maruz kaldığı lipit peroksidasyonudur. Radyoaktif ışınlama ile su moleküllerinin radikallere bozunması mümkündür. Hidroksil radikalleri çift bağa bitişik metilen grubundaki doymamış asit molekülüne saldırır. Bu durumda, eşlenmemiş bir elektronun  bağlarının elektronlarıyla konjugasyona katılımı nedeniyle stabilize edilmiş bir radikal oluşur. Ayrıca organik radikal, diradikal bir oksijen molekülü ile etkileşime girerek kararsız hidroperoksitler oluşturur; bunlar, reaksiyonun son ürünleri olan asitlere oksitlenen aldehitler oluşturmak üzere ayrışır. Peroksit oksidasyonunun sonucu hücre zarlarının tahrip olmasıdır:

E vitamininin (tokoferol) vücuttaki önleyici etkisi, hücrelerde oluşan serbest radikalleri bağlama yeteneğinden kaynaklanmaktadır:

Oluşan fenoksit radikalinde eşleşmemiş elektron, aromatik halkanın -elektron bulutu ile konjugasyon halindedir ve bu da onun göreceli stabilitesine yol açar.

Görev numarası 3. Etilen brominasyon reaksiyonunun mekanizmasını verin.

Çözüm algoritması. Sp2 - veya sp-hibridizasyon durumundaki karbon atomlarından oluşan bileşikler için,  bağlarının kırılmasıyla ilerleyen tipik reaksiyonlar, yani ekleme reaksiyonları vardır. Bu reaksiyonlar, reaktanın doğasına, çözücünün polaritesine, sıcaklığa vb. bağlı olarak radikal veya iyonik bir mekanizma ile ilerleyebilir. İyonik reaksiyonlar, elektron ilgisine sahip elektrofilik reaktiflerin veya nükleofilik olanların etkisi altında ilerler. elektronlarını bağışlayanlar. Elektrofilik reaktifler, doldurulmamış elektron kabuklarına sahip atomlara sahip katyonlar ve bileşikler olabilir. En basit elektrofilik reaktif protondur. Nükleofilik reaktifler anyonlar veya paylaşılmamış elektron çiftlerine sahip atomlara sahip bileşiklerdir.

Alkenler - sp2 - veya sp-melezlenmiş karbon atomuna sahip bileşikler için, tipik elektrofilik katılma reaksiyonları - AE reaksiyonları vardır. Polar çözücülerde, güneş ışığının yokluğunda halojenasyon reaksiyonu, karbokatyon oluşumu ile iyonik mekanizmaya göre ilerler:

Etilendeki π-bağının etkisi altında, brom molekülü, karbokatyona dönüşen kararsız bir π-kompleksinin oluşumuyla polarize olur. İçinde brom, karbona bir π bağı ile bağlanır. İşlem, bromin anyonunun bu karbokatyonla etkileşimi ile nihai reaksiyon ürünü olan dibromoetan ile sona erer.

Görev #4 . Propen hidrasyon reaksiyonu örneğinde Markovnikov'un kuralını doğrulayın.

Çözüm algoritması. Su molekülü nükleofilik bir reaktif olduğundan, katalizör olmadan çift bağ yoluyla eklenmesi imkansızdır. Bu tür reaksiyonlarda katalizörlerin rolü asitler tarafından oynanır. Karbokatyonların oluşumu, bir π-bağı kırıldığında bir asitin protonu eklendiğinde meydana gelir:

Oksijen atomunun eşleştirilmiş elektronları nedeniyle oluşan karbokasyona bir su molekülü bağlanır. Bir proton salınımıyla stabilize edilen, oksonyumun stabil bir alkil türevi oluşur. Reaksiyon ürünü sek-propanoldur (propan-2-ol).

Hidrasyon reaksiyonunda proton, Markovnikov kuralına göre - daha hidrojenlenmiş bir karbon atomuna birleşir, çünkü CH3 grubunun pozitif endüktif etkisi nedeniyle elektron yoğunluğu bu atoma kaydırılır. Ek olarak, bir protonun eklenmesi sonucu oluşan üçüncül karbokatyon, birincil olandan (iki alkil grubunun etkisi) daha kararlıdır.

Görev numarası 5. Siklopropanın brominasyonu sırasında 1,3-dibromopropan oluşma olasılığını kanıtlayın.

Çözüm algoritması. Üç veya dört üyeli döngülerden oluşan moleküller (siklopropan ve siklobutan), "muz" bağlarının elektronik durumu bir π bağına benzediğinden doymamış bileşiklerin özelliklerini sergilerler. Bu nedenle doymamış bileşikler gibi halka kırılmasıyla katılma reaksiyonlarına girerler:

Görev numarası 6. Hidrojen bromürün bütadien-1,3 ile etkileşiminin reaksiyonunu tanımlayın. Bu reaksiyonun doğası nedir?

Çözüm algoritması. Hidrojen bromürün bütadien-1,3 ile etkileşiminde, 1,2 ilavesi (1) ve 1,4 ilavesi (2) ürünleri oluşur:

Ürünün (2) oluşumu, tüm molekül için ortak olan bir π-elektron bulutunun konjuge sistemindeki varlığından kaynaklanır, bunun sonucunda elektrofilik bir ekleme reaksiyonuna (A E - reaksiyonu) girer. tüm blok:

Görev numarası 7. Benzen brominasyon reaksiyonunun mekanizmasını açıklayın.

Çözüm algoritması. Kapalı bir konjuge elektron sistemi içeren ve bu nedenle önemli bir güce sahip olan aromatik bileşikler için elektrofilik ikame reaksiyonları karakteristiktir. Halkanın her iki tarafında artan elektron yoğunluğunun varlığı, onu nükleofilik reaktiflerin saldırısından korur ve bunun tersi de katyonların ve diğer elektrofilik reaktiflerin saldırı olasılığını kolaylaştırır.

Benzenin halojenlerle etkileşimi, katalizörlerin - AlCl3 , FeCl3 (Lewis asitleri olarak adlandırılır) varlığında meydana gelir. Halojen molekülünün polarizasyonuna neden olurlar ve ardından benzen halkasının π-elektronlarına saldırır:

π-kompleks σ-kompleks

Başlangıçta, yavaş yavaş bir σ kompleksine dönüşen bir π kompleksi oluşur; burada brom, aromatik halkanın altı elektronundan ikisi nedeniyle karbon atomlarından biriyle kovalent bir bağ oluşturur. Geriye kalan dört π elektronu, karbon halkasının beş atomu arasında eşit olarak dağıtılmıştır; σ-kompleksi, bir proton emisyonu ile restore edilen aromatiklik kaybından dolayı daha az tercih edilen bir yapıdır.

Aromatik bileşiklerdeki elektrofilik ikame reaksiyonları aynı zamanda sülfonasyon ve nitrasyonu da içerir. Nitratlama maddesinin rolü, konsantre sülfürik ve nitrik asitlerin (nitratlama karışımı) etkileşimi ile oluşan nitroil katyonu - NO 2+ tarafından gerçekleştirilir; ve sülfonlama maddesinin rolü, sülfonlamanın oleum ile gerçekleştirilmesi durumunda S03H + katyonu veya sülfür oksittir (IV).

Çözüm algoritması. Bileşiklerin SE reaksiyonlarındaki aktivitesi, aromatik çekirdekteki elektron yoğunluğunun değerine bağlıdır (doğrudan bağımlılık). Bu bakımdan maddelerin reaktivitesi, ikame edicilerin ve heteroatomların elektronik etkileriyle birlikte değerlendirilmelidir.

Anilindeki amino grubu +M etkisi gösterir, bunun sonucunda benzen çekirdeğindeki elektron yoğunluğu artar ve en yüksek konsantrasyonu orto ve para pozisyonlarında gözlenir. Reaksiyon kolaylaştırılır.

Nitrobenzendeki nitro grubu -I ve -M etkilerine sahip olduğundan orto ve para pozisyonlarındaki benzen halkasını devre dışı bırakır. Elektrofilin etkileşimi en yüksek elektron yoğunluğunun olduğu yerde meydana geldiğinden, bu durumda meta-izomerler oluşur. Dolayısıyla, elektron veren ikame ediciler orto ve para-yönlendiricilerdir (birinci türden yönlendiriciler ve SE reaksiyonlarının aktivatörleri; elektron çeken ikame ediciler, SE reaksiyonlarının meta-yönlendiricileri (ikinci tür yönlendiricileri) devre dışı bırakıcılarıdır).

π-fazla sistemlere ait olan beş üyeli heterosikllerde (pirol, furan, tiyofen), SE reaksiyonları benzenden daha kolay ilerler; α-pozisyonu daha reaktiftir.

Piridin nitrojen atomuna sahip heterosiklik sistemler π-yetersizdir, bu nedenle elektrofilik ikame reaksiyonlarına girmeleri daha zordur; elektrofil ise nitrojen atomuna göre β-pozisyonunu işgal eder.

CH3 -CH3 + Cl2 - (hv) ---- CH3 -CH2Cl + HCl

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

İlave reaksiyonları

Bu tür reaksiyonlar çoklu (çift veya üçlü) bağ içeren organik bileşiklerin karakteristiğidir. Bu tip reaksiyonlar halojenlerin, hidrojen halojenürlerin ve suyun alkenlere ve alkinlere katılma reaksiyonlarını içerir.

CH3 -CH \u003d CH2 + HC1 ---- CH3 -CH (Cl) -CH3

Bölünme (eliminasyon) reaksiyonları

Bunlar çoklu bağların oluşumuna yol açan reaksiyonlardır. Hidrojen halojenürleri ve suyu ayırırken, Zaitsev kuralıyla açıklanan, daha az hidrojen atomunun bulunduğu karbon atomundan bir hidrojen atomunun ayrıldığı belirli bir reaksiyon seçiciliği gözlemlenir. Reaksiyon Örneği

CH3-CH(Cl)-CH2-CH3 + KOH →CH3 -CH=CH-CH3 + HC1

Polimerizasyon ve polikondensasyon

n(CH2 \u003d CHCl)  (-CH2 -CHCl) n

redoks

Oksidatif reaksiyonların en yoğun olanı, tüm organik bileşik sınıflarının reaksiyon özelliği olan yanmadır. Bu durumda yanma koşullarına bağlı olarak karbon, C (kurum), CO veya CO2'ye oksitlenir ve hidrojen suya dönüştürülür. Ancak organik kimyacıların büyük ilgisini çeken, yanmadan çok daha yumuşak koşullar altında gerçekleştirilen oksidasyon reaksiyonlarıdır. Kullanılan oksitleyici maddeler: su içinde Br2 veya CCl4 içinde Cl2 çözeltileri; su veya seyreltik asit içinde KMnO 4; bakır oksit; taze çökeltilmiş gümüş (I) veya bakır (II) hidroksitleri.

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

Esterleşme (ve bunun ters hidroliz reaksiyonu)

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

Döngüsel yükleme

YR Y-R

‖ + ‖ → ǀ ǀ

R Y R Y

‖ + →

11. Organik reaksiyonların mekanizmalara göre sınıflandırılması. Örnekler.

Reaksiyon mekanizması, kimyasal reaksiyonların ayrıntılı adım adım açıklamasını içerir. Aynı zamanda hangi kovalent bağların, hangi sırayla ve ne şekilde kırıldığı da tespit edilir. Reaksiyon sırasında yeni bağların oluşumunu da aynı derecede dikkatli bir şekilde tanımlayın. Reaksiyon mekanizması göz önüne alındığında öncelikle reaksiyona giren moleküldeki kovalent bağın kırılması yöntemine dikkat edilir. Böyle iki yol var - homolitik ve heterolitik.

Radikal reaksiyonlar kovalent bağın homolitik (radikal) kırılmasıyla ilerleyin:

Polar olmayan veya düşük polariteli kovalent bağlar (C–C, N–N, C–H), yüksek sıcaklıkta veya ışığın etkisi altında radikal kopmaya uğrar. CH3 radikalindeki karbonun 7 dış elektronu vardır (CH4'teki kararlı oktet kabuğun yerine). Radikaller kararsızdır, eksik elektronu (bir çifte veya bir oktete kadar) yakalama eğilimindedirler. Kararlı ürünler oluşturmanın yollarından biri dimerizasyondur (iki radikalin birleşimi):

CH 3 + CH 3 CH 3 : CH 3,

H + HH : N.

Radikal reaksiyonlar - bunlar örneğin alkanların klorlama, brominasyon ve nitrasyon reaksiyonlarıdır:

İyonik reaksiyonlar Heterolitik bağ bölünmesiyle meydana gelir. Bu durumda, kısa ömürlü organik iyonlar, karbon atomu üzerinde bir yük ile orta derecede oluşur (karbokatyonlar ve karbanyonlar). İyonik reaksiyonlarda, bağlayıcı elektron çifti ayrılmaz, ancak tamamen atomlardan birine geçerek onu bir anyona dönüştürür:

Güçlü polar (H–O, C–O) ve kolayca polarize olabilen (C–Br, C–I) bağlar, heterolitik bölünmeye eğilimlidir.

Ayırt etmek nükleofilik reaksiyonlar (nükleofil- elektronların bulunmadığı bir yer olan çekirdeği aramak) ve elektrofilik reaksiyonlar (elektrofil elektron arıyorum). Bunun veya bu reaksiyonun nükleofilik veya elektrofilik olduğu ifadesi, şartlı olarak her zaman reaktife atıfta bulunur. Reaktif- Daha basit bir yapıya sahip reaksiyona katılan bir madde. alt tabaka daha karmaşık bir yapıya sahip başlangıç ​​malzemesidir. Gruptan ayrılıyor karbona bağlı yer değiştirebilen bir iyondur. reaksiyon ürünü- yeni karbon içeren madde (reaksiyon denkleminin sağ tarafında yazılıdır).

İLE nükleofilik reaktifler(nükleofiller) negatif yüklü iyonları, yalnız elektron çiftlerine sahip bileşikleri, çift karbon-karbon bağlarına sahip bileşikleri içerir. İLE elektrofilik reaktifler(elektrofiller) pozitif yüklü iyonları, doldurulmamış elektron kabuklarına sahip bileşikleri (AlCl 3, BF 3, FeCl 3), karbonil gruplarına sahip bileşikleri, halojenleri içerir. Bir elektrofil, yeni bir bağ oluşturma sürecinde bir çift elektronu kabul edebilen herhangi bir atom, molekül veya iyondur. İyonik reaksiyonların itici gücü, zıt yüklü iyonların veya farklı moleküllerin parçalarının kısmi yüklü (+ ve -) etkileşimidir.

Reaksiyonların sınıflandırılması Başlangıç ​​ve son madde sayısına göre: 1. Katılım 2. Eliminasyon (eliminasyon) 3. İkame

Reaksiyonların sınıflandırılması Bağ kırılma mekanizmasına göre: 1. Homolitik (radikal) radikaller 2. Heterolitik (iyonik) iyonlar

Reaksiyon mekanizması Mekanizma - kimyasal reaksiyonun aşamalara göre ayrıntılı bir açıklaması, ara ürünleri ve parçacıkları gösterir. Reaksiyon şeması: Reaksiyon mekanizması:

Reaktiflerin türüne göre reaksiyonların sınıflandırılması 1. Radikal Radikal, eşleşmemiş elektrona sahip kimyasal olarak aktif bir parçacıktır. 2. Elektrofilik Bir elektrofil, elektronu eksik bir atoma sahip, elektronu eksik bir parçacık veya moleküldür. 3. Nükleofilik Bir nükleofil, paylaşılmamış elektron çiftine sahip bir atoma sahip olan bir anyon veya nötr bir moleküldür.

Organik maddelerdeki kimyasal bağ türleri Ana bağ türü kovalenttir (iyonik daha az yaygındır) Sigma bağı (σ-): Pi bağı (-)

ALKAN - alifatik (yağlı) hidrokarbonlar "Alifatos" - yağ, katı yağ (Yunanca). Cn. H 2 n+2 Limit, doymuş hidrokarbonlar

Homolog seriler: CH4 - metan C2H6 - etan C3H8 - propan C4H10 - bütan C5H12 - pentan, vb. C6H14 - heksan C7H16 - heptan C8H18 - oktan C 9 H 20 - nonan C 10 H 22 - dekan ve C 390 H 782 - temassız (1985)

Metan Molekülünün Atomik Yörünge Modeli Metan molekülünde karbon atomunun artık S ve P yörüngeleri yoktur! Enerji ve şekil bakımından eşdeğer olan 4 hibrit SP3 yörüngesi, hidrojen atomunun S yörüngeleriyle 4 bağ oluşturur. H H 4 -bağları

Nitrasyon reaksiyonu Konovalov Dmitry Petrovich (1856 -1928) 1880. Alkanlar olarak kabul edilen "kimyasal ölüleri" canlandırmaya yönelik ilk başarılı girişim. Alkanların nitrasyonu için koşullar bulundu. Pirinç. Kaynak: http: //images. yandex. ru.

Kimyasal özellikler I. C-H bağlarının bölünmesiyle reaksiyonlar (ikame reaksiyonları): 1. halojenasyon 2. nitrasyon 3. sülfoklorinasyon II. C-C bağlarının kopmasıyla oluşan reaksiyonlar: 1. yanma 2. çatlama 3. izomerizasyon

Kimyager nasıl bulunur? Kimyager bulmak istiyorsanız mol ve iyonize olmayanın ne olduğunu sorun. Ve kürklü hayvanlar ve emeğin örgütlenmesi hakkında konuşmaya başlarsa sakince ayrılın. Kurgu yazarı, bilimin popülerleştiricisi Isaac Asimov (1920–1992) Şekil. Kaynak: http: //images. yandex. ru.

1. Halojenasyon reaksiyonu Klorlama: RH + Cl 2 hv RCl + HCl Brominasyon: RH + Br 2 hv RBr + HBr Örneğin metan klorlama: CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

Serbest radikal mekanizmasının aşamaları Reaksiyon şeması: CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl Reaksiyon mekanizması: I. Zincirin başlatılması - serbest radikallerin oluşma aşaması. Cl Cl 2 Cl Radikal, reaksiyonun başlatıcısı olan aktif bir parçacıktır. – – Sahne, ısıtma veya aydınlatma şeklinde enerji gerektirir. Sonraki adımlar karanlıkta ısıtma olmadan ilerleyebilir.

Serbest radikal mekanizmasının aşamaları II. Zincir büyümesi ana aşamadır. CH4 + Cl HCl + CH3 + Cl2 CH3Cl + Cl Aşama, her biri yeni bir radikal oluşturan ancak H içermeyen birkaç alt aşama içerebilir !!! II'de ana aşama, ana ürün mutlaka oluşur!

Serbest radikal mekanizmanın aşamaları III. Zincir sonlandırma radikallerin rekombinasyonudur. Cl + Cl Cl2 Cl + CH3CH3ClCH3 + CH3CH3-CH3 Herhangi iki radikal birleşir.

İkame seçiciliği Seçicilik - seçicilik. Bölgesel seçicilik - belirli bir reaksiyon alanında seçicilik. Örneğin halojenasyon seçiciliği: %45 %3 Sonuç? %55 %97

Halojenasyonun seçiciliği aşağıdaki faktörlere bağlıdır: Reaksiyon koşulları. Düşük sıcaklıklarda daha seçicidir. Halojenin doğası. Halojen ne kadar aktif olursa reaksiyon o kadar az seçici olur. F2, C-C bağlarının yok edilmesiyle çok kuvvetli reaksiyona girer. I 2 bu koşullar altında alkanlarla reaksiyona girmez. Bir alkanın yapısı.

Alkan yapısının ikame seçiciliğine etkisi. Alkandaki karbon atomları eşit değilse, her birinin yer değiştirmesi farklı bir hızda gerçekleşir. Nispeten. ikame reaksiyon hızı atom H İkincil atom H tert. H atomu klorlama 1 3, 9 5, 1 brominasyon 1 82 1600 Sonuç?

Üçüncül bir hidrojen atomunun ayrılması, ikincil ve birincil bir atomun ayrılmasından daha az enerji gerektirir! Alkan formülü Homoliz sonucu ED, k.J / mol CH4CH3 + H435 CH3 - CH3C2H5 + H410 CH3CH2CH3 (CH3)2CH + H395 (CH3) 3 CH (CH 3) 3 C + H 377

Reaksiyonların yönü Herhangi bir reaksiyon ağırlıklı olarak daha kararlı bir ara parçacığın oluşması yönünde ilerler!

Radikal reaksiyonlarda bir ara parçacık serbest radikaldir. En kararlı radikal en kolay şekilde oluşur! Radikal stabilite serisi: R 3 C > R 2 CH > RCH 2 > CH 3 Alkil grupları, radikali stabilize etmelerine bağlı olarak bir elektron donör etkisi sergiler

Sülfoklorinasyon reaksiyonu Reaksiyon şeması: RH + Cl 2 + SO 2 RSO 2 Cl + HCl Reaksiyon mekanizması: 1. Cl Cl 2 Cl 2. RH + Cl R + HCl R + SO 2 RSO 2 + Cl 2 RSO 2 Cl + Cl vb. 3 2 Cl Cl 2 vb.

D. P. Konovalov'un reaksiyonu Konovalov'a göre nitrasyon, seyreltik nitrik asidin 140 o sıcaklıkta etkisiyle gerçekleştirilir. C. Reaksiyon şeması: RH + HNO3 RNO2 + H2O

Konovalov reaksiyonunun mekanizması 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, vb. 3. Devreyi açın.

Alkenler, bir C=CCn bağına sahip doymamış hidrokarbonlardır. H 2 n C \u003d C - fonksiyonel alken grubu

Alkenlerin kimyasal özellikleri Genel özellikler Alkenler reaktif bir bileşik sınıfıdır. Birçoğu daha az güçlü bir pi bağının kırılmasından kaynaklanan çok sayıda reaksiyona girerler. Е С-С (σ-) ~ 350 KJ/mol Е С=С (-) ~ 260 KJ/mol

Karakteristik reaksiyonlar Toplama, reaksiyonların en karakteristik türüdür. Çift bağ bir elektron donörü olduğundan şunları ekleme eğilimindedir: E - elektrofiller, katyonlar veya radikaller

Elektrofilik katılma reaksiyonlarına örnekler 1. Halojenlerin eklenmesi - Tüm halojenler eklenmez, yalnızca klor ve brom eklenir! – Nötr bir halojen molekülünün polarizasyonu, polar bir çözücünün etkisi altında veya bir alkenin çift bağının etkisi altında meydana gelebilir. Kırmızı-kahverengi brom çözeltisi renksiz hale gelir

Elektrofilik ekleme Reaksiyonlar oda sıcaklığında gerçekleşir ve aydınlatma gerektirmez. İyonik mekanizma. Reaksiyon şeması: XY \u003d Cl 2, Br 2, HCl, HBr, HI, H 2 O

Sigma kompleksi bir karbokatyondur; karbon atomunda pozitif yük taşıyan bir parçacık. Reaksiyon ortamında başka anyonlar mevcutsa bunlar da karbokasyona bağlanabilir.

Örneğin suda çözünmüş bromun eklenmesi. Çift C=C bağına yönelik bu niteliksel reaksiyon, brom çözeltisinin renginin giderilmesi ve iki ürünün oluşmasıyla ilerler:

Simetrik olmayan alkenlere ekleme Eklemenin bölgesel seçiciliği! Markovnikov kuralı (1869): simetrik olmayan alkenlere asitler ve su, daha fazla hidrojenlenmiş karbon atomuna hidrojen eklenecek şekilde eklenir.

Markovnikov Vladimir Vasilyevich (1837 - 1904) Kazan Üniversitesi mezunu. 1869'dan beri - Kimya Bölümü Profesörü. Bilim okulunun kurucusu. Pirinç. Kaynak: http: //images. yandex. ru.

Markovnikov kuralının açıklaması Reaksiyon, en kararlı ara parçacık olan karbokatasyonun oluşumu yoluyla ilerler. birincil ikincil, daha kararlı

Karbokatyon kararlılık serisi: modern formülasyonda üçüncül ikincil birincil metil Markovnikov kuralı: bir alkene bir protonun eklenmesi, daha kararlı bir karbokasyonun oluşmasıyla gerçekleşir.

Anti-Markovnikov ilavesi CF 3 -CH=CH 2 + HBr CF 3 -CH 2 Br Resmen reaksiyon Markovnikov kuralına aykırıdır. CF 3 - elektron çekici ikame maddesi Diğer elektron çekici maddeler: NO 2, SO 3 H, COOH, halojenler, vb.

Anti-Markovnikov ilavesi daha kararlı kararsız CF 3 - elektron alıcısı, karbokasyonu istikrarsızlaştırır Reaksiyon yalnızca resmi olarak Markovnikov kuralına aykırıdır. Aslında daha kararlı bir karbokatyondan geçtiği için buna uyuyor.

Harash peroksit etkisi X CH 3 -CH \u003d CH 2 + HBr CH 3 -CH 2 Br X \u003d O 2, H 2 O 2, ROOR Serbest radikal mekanizması: 1. H 2 O 2 2 OH + HBr H 2 O + Br 2. CH3 -CH \u003d CH2 + Br CH3 -CH -CH2 Br daha kararlı bir radikaldir CH3 -CH -CH2 Br + HBr CH3 -CH2 Br + Br, vb. 3. Herhangi aranızda iki radikal birbirine bağlı.

Elektrofilik ekleme 3. Hidrasyon - su ilavesi - Reaksiyon asit katalizörlerin varlığında ilerler, çoğunlukla sülfürik asittir. Reaksiyon Markovnikov kuralına uyuyor. Alkol almanın ucuz yolu

Sınavda Akademisyen Ivan Alekseevich Kablukov öğrenciden hidrojenin laboratuvarda nasıl elde edildiğini anlatmasını ister. "Merkür" diye yanıtlıyor. “Nasıl “cıvadan”? ! Genellikle "çinkodan" derler ama cıvadan - bu orijinal bir şeydir. Bir tepki yazın. Öğrenci şöyle yazıyor: Hg \u003d H + g Ve şöyle diyor: “Cıva ısıtılıyor; H ve g'ye ayrışır. H hidrojendir, hafiftir ve bu nedenle uçup gider ve g yerçekiminin ivmesidir, ağırdır, kalır. Kablukov, "Böyle bir cevap için" beş "koymanız gerekiyor" diyor. - Bir not alalım. Sadece "beş" de ilk önce ısınacağım. "Üç" uçup gidiyor ve "iki" kalıyor.

Laboratuvardaki iki kimyager: - Vasya, elini bu bardağa koy. - Ben onu düşürdüm. - Bir şey hissediyor musun? - HAYIR. - Başka bir bardakta sülfürik asit var.

Aromatik hidrokarbonlar Aromatik - hoş kokulu mu? ? Aromatik bileşikler benzen ve kimyasal davranışı ona benzeyen maddelerdir!

Birçok ikame reaksiyonu, ekonomik uygulamalara sahip çeşitli bileşiklerin elde edilmesinin yolunu açar. Kimya bilimi ve endüstrisinde elektrofilik ve nükleofilik ikameye büyük bir rol verilmektedir. Organik sentezde bu süreçlerin dikkate alınması gereken bir takım özellikleri vardır.

çeşitli kimyasal olaylar. İkame reaksiyonları

Maddelerin dönüşümleriyle ilişkili kimyasal değişiklikler bir takım özelliklerle ayırt edilir. Nihai sonuçlar, termal etkiler farklı olabilir; bazı işlemler sona erer, bazılarında ise maddelerdeki değişikliğe genellikle oksidasyon derecesinde bir artış veya azalma eşlik eder. Kimyasal olayları nihai sonuçlarına göre sınıflandırırken, reaktanlar ve ürünler arasındaki niteliksel ve niceliksel farklılıklara dikkat edilir. Bu özelliklere göre, aşağıdaki şemaya göre ikame de dahil olmak üzere 7 tür kimyasal dönüşüm ayırt edilebilir: A-B + C A-C + B. Bütün bir kimyasal fenomen sınıfının basitleştirilmiş bir kaydı, başlangıç ​​​​maddeleri arasında böyle bir şeyin olduğu fikrini verir. "Bir reaktifteki bir atomun, iyonun veya fonksiyonel grubun yerini alan parçacık" olarak adlandırılır. İkame reaksiyonu sınırlama için tipiktir ve

İkame reaksiyonları çift değişim şeklinde meydana gelebilir: A-B + C-E A-C + B-E. Alt türlerden biri, örneğin bakırın bir bakır sülfat çözeltisinden demir ile yer değiştirmesidir: CuS04 + Fe = FeS04 + Cu. Atomlar, iyonlar veya fonksiyonel gruplar “saldıran” bir parçacık gibi davranabilir

İkame homolitik (radikal, SR)

Kovalent bağları kırmaya yönelik radikal bir mekanizmayla, farklı elementlerde ortak olan bir elektron çifti, molekülün "parçaları" arasında orantılı olarak dağıtılır. Serbest radikaller oluşur. Bunlar, stabilizasyonu sonraki dönüşümlerin bir sonucu olarak ortaya çıkan kararsız parçacıklardır. Örneğin metandan etan elde edildiğinde, ikame reaksiyonuna katılan serbest radikaller ortaya çıkar: CH4CH3. + .H; CH 3. + .CH3 → C2H5; H. + .H → H2. Verilen ikame mekanizmasına göre homolitik bağın kırılması zincir niteliğindedir. Metanda H atomları art arda klor ile değiştirilebilir. Brom ile reaksiyon benzer şekilde ilerler, ancak iyot alkanlardaki hidrojenin yerini doğrudan alamaz, flor onlarla çok kuvvetli reaksiyona girer.

Heterolitik bölünme yöntemi

İyonik ikame reaksiyonları mekanizması ile elektronlar yeni oluşan parçacıklar arasında eşit olmayan bir şekilde dağıtılır. Bağlayıcı elektron çifti, tamamen "parçalardan" birine, çoğunlukla da polar moleküldeki negatif yoğunluğun kaydığı bağ ortağına gider. İkame reaksiyonları, metil alkol CH30H oluşumunu içerir. Bromometan CH3Br'de molekülün bölünmesi heterolitiktir ve yüklü parçacıklar stabildir. Metil pozitif bir yük kazanır ve brom negatif bir yük alır: CH3Br → CH3++ Br-; NaOH → Na++ OH-; CH3++ OH- → CH3OH; Na + + Br - ↔ NaBr.

Elektrofiller ve nükleofiller

Elektronları olmayan ve onları kabul edebilen parçacıklara "elektrofiller" denir. Bunlar haloalkanlardaki halojenlere bağlı karbon atomlarını içerir. Nükleofiller artan bir elektron yoğunluğuna sahiptirler, kovalent bir bağ oluştururken bir çift elektronu "bağışlarlar". İkame reaksiyonlarında, negatif yük bakımından zengin nükleofiller, elektron açlığı çeken elektrofiller tarafından saldırıya uğrar. Bu fenomen, bir atomun veya başka bir parçacığın (ayrılan grup) yer değiştirmesiyle ilişkilidir. Başka bir ikame reaksiyonu türü, bir elektrofilin bir nükleofil tarafından saldırısıdır. Moleküllerden hangisinin substrat, hangisinin reaktif olduğunu tam olarak belirlemek zor olduğundan, iki proses arasında ayrım yapmak, ikameyi bir türe veya diğerine atfetmek bazen zordur. Genellikle bu gibi durumlarda aşağıdaki faktörler dikkate alınır:

• ayrılan grubun doğası;
• nükleofil reaktivitesi;
• çözücünün doğası;
• alkil kısmının yapısı.

İkame nükleofilik (SN)

Organik bir moleküldeki etkileşim sürecinde polarizasyonda bir artış gözlenir. Denklemlerde kısmi pozitif veya negatif yük, Yunan alfabesinin bir harfiyle işaretlenir. Bağın polarizasyonu, kopmasının doğasını ve molekülün "parçalarının" diğer davranışını değerlendirmeyi mümkün kılar. Örneğin iyodometandaki karbon atomu kısmi pozitif yüke sahiptir ve elektrofilik bir merkezdir. Su dipolünün oksijenin fazla miktarda elektrona sahip olduğu kısmını çeker. Bir elektrofil, bir nükleofilik reaktifle etkileşime girdiğinde metanol oluşur: CH3I + H2O → CH3OH + HI. Nükleofilik ikame reaksiyonları, negatif yüklü bir iyonun veya kimyasal bir bağın oluşturulmasında yer almayan serbest elektron çiftine sahip bir molekülün katılımıyla gerçekleşir. İyodometanın SN2 reaksiyonlarına aktif katılımı, nükleofilik saldırıya açık olması ve iyotun hareketliliği ile açıklanmaktadır.

Elektrofilik ikame (SE)

Organik bir molekül, aşırı elektron yoğunluğu ile karakterize edilen bir nükleofilik merkez içerebilir. Negatif yükleri olmayan elektrofilik bir reaktifle reaksiyona girer. Bu tür parçacıklar, serbest yörüngelere sahip atomları ve düşük elektron yoğunluğuna sahip alanlara sahip molekülleri içerir. “-” yükü olan karbon, su dipolünün pozitif kısmı ile hidrojen ile etkileşime girer: CH3Na + H20 → CH4 + NaOH. Bu elektrofilik ikame reaksiyonunun ürünü metandır. Heterolitik reaksiyonlarda, organik moleküllerin zıt yüklü merkezleri etkileşime girer ve bu da onları inorganik maddelerin kimyasındaki iyonlara benzer hale getirir. Organik bileşiklerin dönüşümüne nadiren gerçek katyon ve anyon oluşumunun eşlik ettiği göz ardı edilmemelidir.

Monomoleküler ve bimoleküler reaksiyonlar

Nükleofilik ikame monomolekülerdir (SN1). Organik sentezin önemli bir ürünü olan tersiyer bütil klorürün hidrolizi bu mekanizmaya göre ilerler. İlk aşama yavaştır, karbonyum katyonuna ve klorür anyonuna kademeli ayrışma ile ilişkilidir. İkinci aşama daha hızlıdır, karbonyum iyonu suyla reaksiyona girer. bir hidroksi grubu yerine bir alkan içindeki bir halojenin ikame edilmesi ve bir birincil alkolün elde edilmesi: (CH3)3C-Cl → (CH3)3C++Cl-; (CH3)3C+ + H20 → (CH3)3C-OH + H+. Birincil ve ikincil alkil halojenürlerin tek aşamalı hidrolizi, karbon bağının halojenle eşzamanlı olarak yok edilmesi ve bir C-OH çiftinin oluşmasıyla karakterize edilir. Bu, nükleofilik bimoleküler ikamenin (SN2) mekanizmasıdır.

Heterolitik ikame mekanizması

İkame mekanizması elektron transferi, ara komplekslerin oluşturulması ile ilişkilidir. Reaksiyon ne kadar hızlı ilerlerse, karakteristik ara ürünleri oluşturmak o kadar kolay olur. Çoğu zaman süreç aynı anda birkaç yöne gider. Avantaj genellikle oluşumu için en az enerji maliyeti gerektiren parçacıkların kullanılmasıyla elde edilir. Örneğin, bir çift bağın varlığı, CH3+ iyonuna kıyasla alil katyonu CH2=CH—CH2+'nın ortaya çıkma olasılığını artırır. Bunun nedeni, molekül boyunca dağılmış pozitif yükün delokalizasyonunu etkileyen çoklu bağın elektron yoğunluğunda yatmaktadır.

Benzen ikame reaksiyonları

Elektrofilik ikamenin karakteristik olduğu grup arenalardır. Benzen halkası elektrofilik saldırı için uygun bir hedeftir. İşlem, ikinci reaktandaki bağın polarizasyonuyla başlar ve benzen halkasının elektron bulutuna bitişik bir elektrofil oluşumuyla sonuçlanır. Sonuç bir geçiş kompleksidir. Elektrofilik bir parçacığın karbon atomlarından biriyle tam teşekküllü bir bağlantısı hala yoktur, elektronların “aromatik altılısının” tüm negatif yükü tarafından çekilir. Sürecin üçüncü aşamasında, halkanın elektrofil ve bir karbon atomu ortak bir elektron çifti (kovalent bağ) ile bağlanır. Ancak bu durumda, istikrarlı bir sürdürülebilir enerji durumuna ulaşma açısından elverişsiz olan "aromatik altılı" yok edilir. "Proton püskürmesi" olarak adlandırılabilecek bir olay var. H + bölünmesi var, arenlerin özelliği olan kararlı bir bağ sistemi geri yükleniyor. Yan ürün, benzen halkasından bir hidrojen katyonu ve ikinci reaktifin bileşiminden bir anyon içerir.

Organik kimyadan ikame reaksiyonlarına örnekler

Alkanlar için ikame reaksiyonu özellikle karakteristiktir. Sikloalkanlar ve arenler için elektrofilik ve nükleofilik dönüşümlere örnekler verilebilir. Organik madde moleküllerinde benzer reaksiyonlar normal koşullar altında meydana gelir, ancak daha çok ısıtıldığında ve katalizörlerin varlığında meydana gelir. Aromatik çekirdekteki elektrofilik ikame, yaygın ve iyi çalışılmış süreçlerden biridir. Bu türün en önemli reaksiyonları şunlardır:

1. Benzenin H2S04 varlığında nitrasyonu - şemaya göre gider: C 6 H 6 → C 6 H 5 -NO 2.
2. Benzenin katalitik halojenasyonu, özellikle klorlama, aşağıdaki denkleme göre: C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl.
3. Aromatik "dumanlı" sülfürik asit ile ilerler, benzensülfonik asitler oluşur.
4. Alkilasyon, benzen halkasındaki bir hidrojen atomunun bir alkil ile değiştirilmesidir.
5. Asilasyon ketonların oluşumudur.
6. Formilasyon, hidrojenin bir CHO grubu ile değiştirilmesi ve aldehitlerin oluşmasıdır.

İkame reaksiyonları, halojenlerin mevcut C-H bağına saldırdığı alkanlar ve sikloalkanlardaki reaksiyonları içerir. Türevlerin hazırlanması, doymuş hidrokarbonlar ve sikloparafinlerdeki bir, iki veya tüm hidrojen atomlarının ikamesi ile ilişkilendirilebilir. Düşük molekül ağırlıklı haloalkanların çoğu, farklı sınıflara ait daha karmaşık maddelerin üretiminde kullanım alanı bulmaktadır. İkame reaksiyonlarının mekanizmalarının incelenmesinde kaydedilen ilerleme, alkanlara, sikloparafinlere, arenelere ve hidrokarbonların halojen türevlerine dayanan sentezlerin geliştirilmesine güçlü bir ivme kazandırdı.