Орг_Хим_Все лекции_презы
.pdfГетеролитический (ионный) механизм
Реакции, протекающие по ионному механизму, в зависимости от электронной природы атакующего реагента делят на
•нуклеофильные (они обозначаются символом N)
•электрофильные (они обозначаются символом Е)
Внуклеофильных реакциях атакующим реагентомявляется нуклеофил (Nu), в электрофильных – электрофил (Е).
Нуклеофильными (ищущими ядра) называют реагенты, которые отдают электронную пару при образовании химической связи с субстратом.
К нуклеофильным реагентам относят анионы и нейтральные молекулы, содержащие атомы с неподеленными парами электронов или центры с повышенной электронной плотностью.
Электрофильными (ищущими электроны) называют реагенты, принимающие электронную пару от субстрата при образовании с ним химической связи.
К электрофильным реагентам относят катионы и нейтральные молекулы, имеющие вакантную орбиталь или центры с пониженной электронной плотностью.
Нуклеофильные реагенты
Типичными нуклеофильными реагентами являются:
•ионы, несущие отрицательный заряд (анионы):
OH–, CN–, RO–, NH2–, R–COO–, RS–, SH–, Cl–, Br–, I–, HSO3– , CNS– и др.;
•нейтральные молекулы, содержащие одну или несколько неподеленных пар электронов:
NH3, R–NH2, R2NH, R3N, H2O, R–OH, R–O–R и др.;
•молекулы, имеющие центры с повышенной электронной плотностью
(алкены, алкадиены, алкины, арены):
Нуклеофилы способны образовывать ковалентную связь с субстратом, атакуя в его молекуле центры с пониженной электронной плотностью.
Электрофильные реагенты
Типичными электрофильными реагентами являются:
•ионы, несущие положительный заряд (катионы):
протон (Н+), катионы металлов (Мn+), арилдиазоний-катион (Ar–N2+ ), HSO3+, NO2+, NO+ и др.;
•нейтральные молекулы, имеющие вакантную орбиталь:
SO3, кислоты Льюиса (АlСl3, FeВr3, SnCl4, ВF3 и др.);
•молекулы, имеющие центры с пониженной электронной плотностью:
– галогенопроизводные углеводородов
•– карбонилсодержащие соединения
•– галогены Cl2, Br2, I2.
Электрофильные реагенты способны образовывать ковалентную связь с субстратом, атакуя в его молекуле центры с повышенной электронной плотностью.
Механизмы реакций
Электрофильные и нуклеофильные реакции, подобно реакциям окисления и восстановления, неразрывно связаны между собой, т. е. в зависимости от того, какое из реагирующих веществ принимается за атакующий реагент, а какое – за субстрат, одну и ту же реакцию можно назвать как электрофильной, так и нуклеофильной. Однако чаще всего субстратом считают вещество с более сложной структурой или вещество, молекулы которого предоставляют атом углерода для образования новой связи.
Перициклический (молекулярный) механизм
Перициклический (молекулярный) механизм, характеризуется одновременным (согласованным) разрывом и образованием связей в реагирующих молекулах. Такие реакции протекают без образования ионов или радикалов, они сопровождаются синхронным перемещением электронов в субстрате и реагенте.
Типичным примером реакции с перициклическим (молекулярным) механизмом является присоединение диенов к алкенам:
Типы органических реакций
Все множество органических реакций можно разделить на 5 основных типов:
•реакции присоединения;
•реакции замещения;
•реакции отщепления (элиминирования);
•реакции перегруппировки;
•реакции окисления и восстановления.
Типы органических реакций
1. Реакции присоединения обозначают символом А или Ad (от англ. addition – присоединение):
Реакции присоединения могут происходить по 4 возможным механизмам:
–по механизму электрофильного присоединения (АE);
–по механизму нуклеофильного присоединения (АN);
–по механизму радикального присоединения (AR);
–по механизму молекулярного (синхронного) присоединения.
Типы органических реакций
2.Реакции замещения обозначают символом S (от англ. substitution – замещение):
Реакции замещения могут происходить по 3 возможным механизмам:
–по механизму электрофильного замещения (SE);
–по механизму нуклеофильного замещения (SN);
–по механизму радикального замещения (SR).
3.Реакции отщепления (элиминирования) обозначают символом Е (от англ. elimination – отщепление):
Типы органических реакций
4.Реакции перегруппировки обозначают символом R (от англ. rearrangment – перегруппировка):
5.Реакции окисления и восстановления сопровождаются изменением степени окисления атома углерода, являющегося реакционным центром.
При классификации органических реакций окисление или восстановление рассматривается по отношению к органическому веществу.
По количеству молекул, принимающих участие в стадии, определяющей скорость реакции, различают мономолекулярные и бимолекулярные реакции (они обозначают цифровыми индексами «1» и «2» соответственно).
В лимитирующей (самой медленной) стадии мономолекулярной реакции принимают участие молекулы одного реагента, в случае бимолекулярной реакции – молекулы двух реагентов.
Промежуточные активные частицы
В качестве промежуточных активных частиц (интермедиатов) чаще всего встречаются
карбкатионы, карбанионы и свободные радикалы:
Карбкатионы и карбанионы образуются в результате
гетеролитического разрыва связи
Свободные радикалы образуются при гомолитическомразрыве связи
Карбкатионы
Карбкатионами (карбокатионами) называют органические катионы, содержащие положительно заряженный атом углерода.
Атом углерода, несущий положительный заряд, находится в карбкатионе в sp2-гибридизации
Названия карбкатионов составляются добавлением к наименованию соответствующего радикала слова «катион»