Конспект лекційного заняття

Класифікація органічних реакцій

Реакції органічних речовин класифікують за напрямком перебігу та за їх механізмами.

Реакції заміщення, або S-реакції – це елементарні або багатостадійні реакції, в яких один атом або група атомів у молекулі заміщуються іншим атомом або групою атомів. Наприклад:

.

Реакції приєднання, або А-реакції такі хімічні реакції, в результаті яких з двох або трьох реагуючих молекул утворюється один продукт реакції. В результаті реакцій приєднання утворюються два нових хімічних зв'язки і зменшується кратність зв'язку в одного з реагентів. Наприклад:

Особливий тип реакцій приєднання становлять реакції полімеризації, наприклад:

та поліконденсації, наприклад:

Перегрупування – це реакції, у яких відбувається зміна тих частин молекули, яких реагенти безпосередньо не торкаються. Перегрупування супроводяться зміною порядку сполучення атомів у молекулі. Наприклад, ізомеризація 1-бромпропану в 2-бромпропан:

Реакції відщеплення, або Е-реакції – зворотні реакціям приєднання. Наприклад:

У ході цих реакцій відбувається руйнування хімічних зв’язків і утворення нових. Можливі два головних типи розриву ковалентних зв'язків: гомолітичний і гетеролітичний. Розглянемо їх на прикладі ковалентно побудованої органічної сполуки R₃C–X, де R можуть бути, наприклад, вуглеводневі радикали або інші різноманітні частини органічної молекули, а Х – атоми Н, Сl, Вr, J, ОН, NO₂ або атоми Карбону інших хімічних груп. Реакції розриву супроводжуються в основному поглинанням теплоти і збільшенням об'єму системи, а реакції утворення нових зв’язків – виділенням теплоти і зменшенням об'єму.

4. Гемолітичні та гетеролітичні органічні реакції

Гомолітичні реакції. Гомолітичними називають реакції, які супроводжуються гомолітичним розривом хімічних зв’язків.

При гомолітичному розриві зв'язку С–Х у молекулах R₃C–X відбувається “симетричне” роз'єднання пари електронів ковалентного зв'язку так, що один електрон залишається біля атома Карбону, а другий переходить до частинки X:

Частинки або атоми (X може бути атом), які утворилися при цьому і мають по одному неспареному електрону, називають вільними радикалами. Отже, радикал – це частина молекули, яка має неспарений електрон, але не має заряду, наприклад, радикал метил Н₃С^.

За напрямком перебігу гомолітичними можуть бути реакції заміщення (S_R) і реакції приєднання (A_R).

Гетеролітичні реакції. Гетеролітичними називають реакції, які супроводжуються гетеролітичним розривом хімічних зв'язків. Гетеролітичний, або іонний, розрив -зв’язку відбувається “несиметрично”. При цьому в молекулі R₃С–Х розрив -зв’язку С–Х може відбуватися з переходом пари електронів до атома Карбону або до частинки X. Якщо пара електронів перейшла до X, то утворюється карбкатіон R₃C⁺, а якщо до Карбонового атома, то утворюється карбаніон R₃C^-:

;

.

Карбкатіони є найсильнішими електрофілами. Електрофіли (від лат. Electrophilic – той, що любить електрони), або електрофільні реагенти – це частинки, які мають повний або частковий позитивний заряд (вакантну зв'язуючу орбіталь або дефіцит електронів) і тому є акцепторами електронів. Молекули електрофільних реагентів у процесі реакції можуть також генерувати електрофільні частинки. До електрофільних реагентів крім карбкатіонів R₃С⁺ відносять катіони Н⁺, Сl⁺, Вг⁺, J⁺, NO₂⁺ та ін. Електрофіли вступають у реакції заміщення і приєднання (S_E- і А_R-реакції). Наприклад:

;

Карбаніони – це органічні аніони, які мають парне число електронів або вільну пару електронів на тривалентному атомі Карбону. Карбаніони є одними з найсильніших нуклеофілів. Нуклеофіли (від лат. Nucleophilic – той, що любить ядро), або нуклеофільні реагенти, – аніони або молекули з вільними парами електронів, які мають спорідненість до електрофілів або до позитивно зарядженого центра субстрату і намагаються з ним сполучитися. Нуклеофільними реагентами є основи Льюїса, серед яких крім карбаніопів R₃С^- найчастіше трапляються аніони Н₃СО^-, С₂H₅О^-, С₆Н₅О^-, НО^-, СN^-, NН₂^-, Н₃ССОО^-, І^-, СІ^-, F^- та ін., нейтральні молекули з вільними парами електронів.

Нуклеофіли найчастіше вступають у реакції заміщення (S_N-реакції). Наприклад:

.

ЛЕКЦІЯ №5

Кислотні та основні властивості органічних сполук. Класифікація органічних реакцій і реагентів

Основні поняття

Кислотні властивості, основні властивості, реакції приєднання, реакції заміщення, гомолітичні, гетеролітичні реакції.

План лекційного заняття:

1. Гомологічний ряд алканів та циклоалканів.

2. Номенклатура та ізомерія.

3. Хімічні та фізичні властивості.

4. Добування алканів та циклоалканів.

Література:

1. Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х. Органическая химия. – М.: Высшая школа. – 1979. – 832с.

2. Домбровський А.В., Найдан В.М. Органічнахімія. – К.: Вища школа. – 1992. – 503с.

3. Кери Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии: в 2 книгах. – М.: Химия. – 1981. – Т.1,2. – 1134с.

4. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии: В 2 книгах. – М.: Химия. – 1981. – Т.1,2. – 1020с.

5. Пальм В.А. Введение в теоретическую органическую химию. – М.:Высшая школа, 1974.

6. Перекалин В.В., Зонис С.А. Органическая химия. – М., 1982.

7. Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. – М.: Хрия, 1973.

8. Самусенко Ю.В., Шиян Н.І. Органічна хімія. – Полтава, 2003.

9. Смолина Т.А., Васильева Н.В., Куплетская Н.Б. Практические работи по органической химии. – М., 1986.

10. Тейлор Г. Основы органической химии для студентов нехимических специальностей: пер. с англ. – М.: Мир. – 1989. – 384с.