I. Реакции нуклеофильного замещения (sn1 и sn2)

Реакции, в которых происходит замещение атома или группы атомов на нуклеофил, называются реакциями нуклеофильного замещения (S_N). Такие реакции наиболее характерны для насыщенных органических соединений, имеющих полярную связь, которая разрывается гетеролитически (спирты, тиолы, галогеналканы, амины). Скорость в реакциях нуклеофильного замещения зависит от ряда факторов:

– стабильности уходящей группы. Уходящий анион должен быть стабильнее вступающего. Хорошие уходящие группы – слабые основания: метан-сульфонат-ион > пара-толуол-сульфонат-ион > I > Br > Cl > F. Сильные основания – плохие уходящие группы: НО–, H₂N–, RO–, R₂N–;

– прочности связывания отдаваемой пары электронов. Чем сильнее нуклеофил удерживает пару электронов, тем слабее он вступает в реакции S_N. Наименее прочно удерживаются несвязывающие электроны, поэтому нуклеофил, как правило, их и использует.

Мономолекулярная S_N1 реакция представляет собой двухстадийный процесс.

1 стадия – ионизация реагента (образование карбокатиона – карбониевого иона):

2 стадия – взаимодействие карбокатиона с нуклеофилом:

В определяющей скорость реакции (1) участвует только одна молекула субстрата, поэтому этот процесс мономолекулярный.

Бимолекулярная реакция S_N2 – одностадийный процесс. Атака нуклеофила и отщепление уходящей группы происходят одновременно, без образования карбокатиона, т.е. скорость реакции зависит от концентрации как субстрата, так и нуклеофила. Нуклеофил атакует молекулу со стороны, противоположной уходящей группе. В переходном состоянии разрыв С–Х связи происходит по мере образования новой. Реакция S_N2 протекает с обращением конфигурации.

Скорость этой реакции определяется концентрацией субстрата и нуклеофила.

По механизму нуклеофильного замещения протекают следующие реакции:

а) гидролиз галогенпроизводных (взаимодействие с водными растворами щелочей)

Механизм реакции

б) образование галогенидов

Механизм реакции

2. Реакции элиминирования (е)

а) окисление спиртов (дегидрирование):

– первичных

– вторичных

б) окисление тиолов (дегидрирование)

в) дегидратация спиртов

Механизм реакции

г) дегидрогалогенирование галогенпроизводных (взаимодействие со спиртовыми растворами щелочей)

3. Альдегиды и кетоны

В альдегидах и кетонах функциональной группой является карбонильная, поэтому они относятся к карбонильным соединениям.

Альдегидами называются соединения, в которых карбонильная группа соединена с атомом водорода и углеводородным радикалом; в кетонах карбонильная группа связана с двумя радикалами.

В зависимости от строения радикалов карбонильные соединения могут быть алифатическими (насыщенными и ненасыщенными) и циклическими (алициклическими и ароматическими). Формулы важнейших альдегидов и кетонов приведены в таблице.

Таблица 14. Альдегиды и кетоны

Формула	Название
	тривиальное	ИЮПАК
а) альдегиды
	формальдегид	метаналь
	ацетальдегид	этаналь
	пропионовый альдегид	пропаналь
	масляный альдегид	бутаналь
	изомасляный альдегид	2-метил-пропаналь
	валериановый альдегид	пентаналь
	изовалериановый альдегид	3-метилбутаналь
	акриловый альдегид	пропеналь
	кротоновый альдегид	(Е) бутен-2-аль
	бензальдегид	бензальдегид
	п-толуидиновый альдегид	4-метил-бензальдегид
б) кетоны
Формула	Название
	По радикально-заместительной номенклатуре	По ИЮПАК
	диметилкетон (ацетон*)	пропанон
	метилэтилкетон	бутанон-2
	метилпропилкетон	пентанон-2
		циклопентанон
		циклогексанон
	метилфенилкетон	ацетофенон
	этилфенилкетон	пропиофенон

* – название тривиальное

Химические свойства альдегидов и кетонов

Реакционные центры

По электрофильному центру протекают реакции нуклеофильного присоединения (А_N).

Механизм реакции А_N:

По механизму А_N протекают следующие реакции:

1. Реакции восстановления альдегидов и кетонов

2. Реакции гидратации

3. Реакции получения полуацеталей и ацеталей

Механизм реакции

4. Реакции с синильной кислотой

5. Реакции присоединения-отщепления (с аммиаком и его производными)

Реакции по СН-кислотному центру:

а) альдольная конденсация

Механизм реакции

б) галоформная реакция

В случае отсутствия α-СН-кислотного центра альдегиды вступают в реакцию кротоновой конденсации

Основный центр участвует в кислотном катализе.