Классификация органических реакций

Классификация органических реакций имеет особенности по сравне­нию с классификацией реакций неорганических соединений и проводит­ся по следующим признакам:

1. В зависимости от характера переноса химических частиц между реагентами реакции делятся по соотношению чисел исходных веществ и продуктов на следующие типы:

а) Замещение (обозначают индексом S):

2 R-O-H + 2 Na → 2 R-O-Na + H₂

К реакциям замещения в органической химии относят также реакции обмена. В реакциях обмена число реагентов равно числу продуктов, например:

CH₃-Cl + KOH → CH₃-OH + KCl

Ag₂O + H-C≡C-H → Ag-C≡C-Ag + H₂O

б) Присоединение (соединение) (индекс А):

-С=С- + А-Б → -С- С-

А Б

Например: CH₂=CH₂ + Br₂ → Br-CH₂-CH₂-Br

В этих реакциях число продуктов по сравнению с числом исходных веществ уменьшается.

в) Расщепление и отщепление (элиминирование, индекс Е):

-С - С- → -С=С- + А-Б

А Б

Например: CH₃-CH₂-OH → CH₂=CH₂ + H₂O

В этих реакциях число продуктов по сравнению с числом исходных веществ возрастает.

Кроме того, в отдельные группы выделяются реакции окисления, полимеризации, поликонденсации и различные перегруппировка, хотя все они могут рассматриваться как разновидности реакций «а», «б» и «в».

Поскольку в большинстве органических реакций атом углерода меняет свою степень окисления, то в органической химии к реакциям окисления условно относят только реакции с кислородом, кислородсодержащими окислителями и катионами металлов: СН₃СН₂ОН + [О] → СН₃СНО + Н₂О.

2. Типы органических реакций в зависимости от механизма разрыва ковалентной связи в реагирующих молекулах:

а) гомолитические (радикальные) реакции:

А : В → А^. + В^.

В этом случае в ходе реакции электронная пара химической связи разобщается и образуются атомы или группы атомов, несущие неспаренный электрон (обозначаются точкой). Такие частицы называются свободными радикалами, вследствие наличия неспаренного электрона они очень реакционноспособны. Радикальный путь характерен для реакций с участием малополярных связей (например, С-Н), протекающей в малополярных средах. Эти реакции требуют инициирования и проходят либо при высоких температурах (Т), либо при облучении (hn), либо в присутствии радикалов-инициаторов (RО^. и др.)

б) гетеролитические (ионные) реакции. В ходе таких реакций общая ковалентная пара при разрыве связи полностью переходит к одному из фрагментов молекулы с образованием на промежуточных стадиях анионов и катионов, которые очень неустойчивы и быстро превращаются в молекулы:

А : В + С^– → А : С + В^– (1)

А : В + С⁺ → А : С + В⁺ (2)

Если в ионной реакции реагент является электронодонором, то его называют нуклеофильным. Такие реагенты представляют собой либо анионы, либо молекулы с атомами, несущими неподеленные электроны (НО^–, Cl^–, RCOО^–, RО^–, CN^–, КОН, Н₂О, NH₃). Если реагент обладает дефи­цитом электронов, его называют электрофильным. К электрофильным реа­гентам относятся катионы (Н⁺, Н₃О⁺, Cl⁺, NO₂⁺и др.), а также молекулы, содержащие атомы с незаполненными валентными орбиталями (AlCl₃, FeBr₃, BF₃ и т.п), либо атомы с высоким электронным дефицитом (>C^+=O и др.).

Функции электрофильных реагентов могут выполнять также молеку­лы, содержащие подвижный водород (НВr, Н₂О, RОН, NН₃ и др.). В зави­симости от того, кем выступает реагент (нуклеофилом или электрофилом) на лимитирующей (наиболее медленной) стадии всего процесса, различают нуклеофильные реакции (уравнение (1), С – нуклеофил) и электрофильные реакции (уравнение (2), С – ^электрофил).