Срсп № 2. Классификация органических реакций

Для того, чтобы получить представление о всем многообразии органических химических реакций, полезно их классифицировать по определенному признаку. При этом нужно исходить от типа реакций, от образующихся продуктов реакции, от природы промежуточных продуктов.

По типу реакций органических веществ классифицируют на 4 типа.

Присоединение (А). В этих реакциях два атома или группы атомов присоединяются к углеродному скелету, например:

НССН + НС1 → СН₂=СНС1

RCH=CH₂ + Br₂ → RCHBr – CH₂Br

Присоединение галогеноводорода называется гидрогалогенированием, присоединение галогена — галогенированием, присоединение водорода в присутствии катализатора – гидрированием, присоединение воды – гидратацией. Реакции присоединения, приводящие к образованию циклических соединений называется циклоприсоединением. Реакции присоединения возможны при умеренных высоких температурах.

Элиминирование (Е). В этом случае от органического соединения отщепляются простые или сложные вещества и в большинстве случаев образуются непредельные соединения, например:

R –CH₂ –CH₂ –OH → R –CH=CH₂ + H₂O

R – CH=CH –Br → R —CCH + HBr

R – CO – COOH → R – COOH + CO

Элиминирование (отщепление) воды называют дегидратацией, отщепление галогенводорода – дегидрогалогенированием, отщепление оксида углерода – декарбонилированием, отщепление водорода – дегидрированием, отщепление галогена – дегалогенированием, отщепление диоксида углерода – декарбоксилирование. Процессы элиминирования возможны лишь при достаточно высоких температурах.

Замещение (S). В подобных процессах какой-либо атом и атомная группа в соедине-нии замещаются на другой атом или атомную группу, например:

R – I + NaNН₂ → R – NН₂ + NaI

Rli + H₂O → R –H + LiOH

R –COOH + R^* –OH → R – COOR^* + Н₂О

Реакции, в которых один из реагентов является растворителем, называют сольволи-зом , например аммонолиз, гидролиз, алкоголиз.

В реакциях замещения влияние температуры не столь важны.

Перегруппировка. В процессе перегруппировки атомы или атомные группы внутри молекулы меняются местами. Реагент и продукты реакции представляют собой структурными изомерами или пространственными изомерами, например:

С Н₃ – СН=СН – СН₃ СН₃ –СН₂ – СН=СН₂

С ₆Н₅ С₆Н₅ С₆Н₅

N=N N=N

С₆Н₅

цис – азобензол транс – азобензол

Многие перегруппировки обратимы.

По продуктам реакции классифицируют исходя от названия полученного продукта, например: получение сложного эфира называется этерификацией, карбоновых кислот – карбоксилированием, альдегидов и кетонов – карбонилированием:

R – COOH + R^* – OH R – COO – R^* + H₂O

R – CH = CH₂ + CO₂ + H₂ R – CH – COOH

CH₃

R – CH = CH₂ + CO + H₂ R – CH – CHO

CH₃

Классификация на основе природы промежуточных продуктов представляет интерес с точки зрения изучения механизмов реакций. Различают ионные, свободнорадикальны и электроциклические. Ионные реакции в свою очередь делятся на электрофильные и нуклеофильные.

Электрофильные реакции протекают с участием частиц, атакующих места наибольшей электронной плотности, например:

СН₃ СН₃

NO₂

+ ⁺NO₂

В нуклеофильных реакциях участвуют частицы, атакующие места с наименьшей электронной плотностью, например:

НО^- + СН₃ – С1 СН₃ – ОН + С1^-

Свободнорадикальные реакции протекают с участием частиц, содержащих неспаренные электроны, например:

С 1^∙ + СН₄ СН₃ – С1 + Н^∙

В этих реакциях важную роль играют источники радикалов и облучение.

Электроциклические реакции заключаются в изменении порядка связей без участия заряженных частиц или свободных радикалов, например:

СН₂ СН₂

НС СН₂ НС СН₂

+

НС СН₂ НС СН₂

СН₂ СН₂

Эти реакции часто осуществляются при простом нагревании или облучении.

Контрольные вопросы

2. Приведите пример электрофильных реакций.

3. Приведите пример свободорадикальных реакций.

4. Приведите пример электроциклических реакций.

Литература

1. Днепровская Т.М. Теоретические основы органической химии. М., 2000.

2. Матье Ж., Панико Р. Курс теоретических основ органической химии. М., 1975.

3. Смит В., Бочков А., Кейпл Р. Органический синтез. М., 2001.