I.Реакции нуклеофильного замещения

1. Гидролиз под действием воды или водной щелочи

+ ..

СН₃I + НОН СН₃-ОН + HI

-

С₂Н₅Br + NaOH C₂Н₅ОН + NaBr

При гидролизе полигалогенопроизводных могут образовываться многоатомные спирты, альдегиды, кетоны, кислоты.

СН₂-СН₂ 2HCl + CН₂-СН₂

Cl Cl ОН ОН

хлористый

этилен этиленгликоль

H HOH H H

СН₃-С-Cl + 2HCl + CH₃-C-OH CH₃-C + H₂O

Cl HOH OH O

CН₃-С-СН₃ 2HCl + CH₃-C-CH₃ H₂O + CH₃-C-CH₃

Cl Cl OH OH O

HOH HOH

Cl HOH OH O

H-C-Сl + HOH 3HCl + H-C-OH H-C + H₂O

Cl HOH OH OH

2. Аммонолиз (взаимодействие с аммиаком)

+ ..

СН₃I + NH₃ CН₃NH₂ + HI

Метиламин

3. Взаимодействие со спиртами и алкоголятами

СН₃I + HOC₂H₅ CH₃-O-C₂H₅ + H

Метилэтиловый

эфир

+

СН₃I + NaOC₂H₅ CH₃-O-C₂H₅ + NaI

4. Взаимодействие с солями органических и неорганических кислот

O O

СН₃I + [C₂H₅-C ]Na⁺ CH₃-O-C-C₂H₅ + NaI

15. метилпропионат

CH₃I + NaCN NaI + CH₃CN

ацетонитрил

СH₃I + NaSH NaI + CH₃SH

кислый метилмеркаптан

сернокислый

натрий

СH₃I + NaNO₂ CH₃NO₂ + NaI

Азотисто- нитрометан

кислый

натрий

С₂H₅Br + AgONO₂ AgBr + C₂H₅ONO₂

Этилнитрат

В зависимости от того, через какие промежуточные стадии идет реакция гидролиза галогенопроизводных, различают мономолекулярные реакции нуклеофильного замещения S_N1 и биомолекулярные S_N2 (substitution замещение). Реакции S_N1 типичны для третичных галоидных алкилов. Они протекают через промежуточную стадию расщепления галоидного алкила на ионы.

CH₃ CH₃

СН₃-C-Cl CH₃-C⁺ + Cl^- (1)

CH₃ CH₃

Хлористый

третбутил

CH₃ CH₃

СH₃-C⁺ + HOH CH₂-C-OH + H⁺ (2)

CH₃ CH₃

r=k[A]

Суммарная скорость реакции определяется медленной стадией (1), т.е. зависит только от способности галоидного алкила ионизироваться. Поэтому скорость реакции прямо пропорциональна концентрации галоидного алкила и не зависит от природы и концентрации нуклеофильного реагента.

Реакции S_N2 наиболее часто наблюдаются у первичных галоидных алкилов. Протекают через стадию так называемого “переходного комплекса” без предварительного расщепления галоидного алкила на ионы.

H - H - H

Cl-C-H + OH^- Сl …С…OH C-OH + Сl^-

H H H H H

sp³-гибридизация sp²-гибридизация sp³-гибридизация

r=k[A][B]

Скорость такой реакции зависит как от концентрации галоидного алкила, так и от концентрации нуклеофильного реагента ОН^- (это реакция второго порядка), реакция бимолекулярного нуклеофильного замещения.

Вторичные галогенопроизводные могут реагировать как по механизму S_N1 (но медленнее, чем третичные галоидные алкилы), так и по механизму S_N2 (но медленнее, чем первичные галоидные алкилы).