3. Класифікація органічних реакцій.

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

Реакції заміщення, або S-реакції (від лат. Substitution – заміщення) – 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 (від лат. Additious – одержаний шляхом додавання)- 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 - утворення високомолекулярних сполук (полімерів) з низькомолекулярних сполук (мономерів). Утворений полімер має такий же елементний склад, як і вихідна речовина (мономер), наприклад:

та поліконденсації - процесу утворення високомолекулярних сполук з низькомолекулярних, що звичайно супроводжується виділенням побічних речовин (води, аміаку, хлороводню), наприклад:

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

Реакції відщеплення або елімінування, Е-реакції – (від лат. Eliminare – відщеплення) зворотні реакціям приєднання. Відбувається відщеплення, як правило, невеликих і термодинамічно стабільних молекул (Н₂О, ННаl тощо). Наприклад:

Класифікація реакцій за способом розриву зв’язків

Можливі два головних типи розриву ковалентних зв'язків: гомолітичний і гетеролітичний.

Гомолітичний розрив (гомоліз). 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:

Тобто у кожного з початково сполучених атомів залишається по одному електрону (позначається крапочкою біля відповідної частинки). 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^. Радикали дуже не стійкі, вони миттєво вступають у подальші перетворення, вступаючи в реакції радикального заміщення (S_R) і реакції приєднання (A_R).

Гомолітичні радикальні реакції характерні для молекул, які побудовані з атомів, що мають близькі або однакові електронегативності. Умовою перебігу таких реакцій є висока температура або УФ, γ опромінення, наявність пероксидів або неполярних розчинників.

Гетеролітичний розрив хімічних зв'язків (гетероліз). 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^-:

;

.

Гетеролітичні (йонні) реакції можуть бути електрофільними, позначаються індексом Е (від лат. electrophilic – той, що полюбляє електрон) або нуклеофільними, позначають індексом N (від лат. Nucleophilic – той, що полюбляє ядро), залежно від діючого агента. Карбкатіони є найсильнішими електрофілами. Електрофіли 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:

;

Нуклеофіли 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 карбаніони 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:

.