3.1 Классификация органических реакций

Органические реакции классифицируются несколькими способами. В соответствии с конечными результатами и по характеру изменения связей в субстрате и реагенте.

В соответствии с конечным результатом органические реакции делят на следующие основные типы:

а) Реакции замещения (символ S)

H H

| |

H – C – Cl + NaOH H – C – OH + NaCl

| |

H H

субстрат реагент метанол

хлорметан

б) Реакции присоединения (символ А) и обратные им реакции отщепления или элиминирования (символ Е).

C H₂ = CH₂ + HOH CH₃ – CH₂ – OH

субстрат реагент этиловый спирт

этилен

в) Перегруппировки. Это внутримолекулярная реакция, в результате которой происходит переход отдельных атомов или групп от одного участка молекулы к другому. Примером могут служить таутомерные превращения.

H

| O _

C H₂ C CH₂ = CH – OH

H

В приведенной реакции происходит обратимая миграция протона между кислородом и углеродом, сопровождающаяся перестройкой связей.

г) Реакции окисления и обратные им реакции восстановления. В результате этих реакций меняется степень окисления атома углерода. В окислительно-восстановительном процессе всегда участвуют окислитель (соединение, принимающее электроны) и восстановитель (соединение, отдающее электроны окислителю). В органической химии окислителем называют процесс удаления водорода с образованием кратной связи или образованием новой связи между углеродом и более электроотрицательным, чем водород атомом, например, кислородом, азотом, серой и др.

H – CНО + [O] H – CООН

метаналь метановая кислота

окисление

С H₃ ОН H – CНО + H₂

метанол восстановление метаналь

При всех химических реакциях образуются и разрываются связи. По характеру разрыва связей в субстрате все химические реакции могут быть разделены на радикальные, ионные и согласованные. Разрыв ковалентной связи: может быть двух типов:

Гомолитический (радикальный), в результате образуются

А ÷ В → А· + В· свободные радикалы, имеющие неспаренные электроны.

Эти реакции инициируются и протекают под действием высоких температур, света с высокой энергией (видимый свет, УФ-лучи, γ-излучение), в присутствии перекисных соединений.

Гетеролитический (ионный), в результате

А :| В → А^¯: + В⁺ образуются ионы.

Гетеролитические реакции в зависимости от действующего реагента могут быть нуклеофильными или электрофильными.

В радикальных реакциях (символ R) имеет место гомолитический разрыв связи в субстрате R:X и при этом образуются свободные радикалы. Радикальные реагенты – это свободные атомы или частицы с неспаренным электроном (парамагнитные частицы). Например: атомарный Cl, гидроксидный радикал ОН, пероксидный радикал Н-О-О, молекулярный кислород О-О. Реакции, протекающие по радикальному механизму характерны для насыщенных углеводородов. Примером радикальной реакции может быть взаимодействие органических соединений с кислородом, который представляет собой бирадикал О-О. Эта реакция идет по следующей схеме:

1. И нициирование R : H + X  HX + R

2. Р ост цепи R +  O - O  R – O – O 

R – O – O  + R:H R – O – O – H + R 

Окисление органических соединений по радикальному механизму идет в организме – это пероксидное окисление липидов.