5.2. Реакционная способность, субстраты и реагенты.

Реакционная способность – скорость реакции вещества субстрата с определенным реагентом. Субстрат – вещество, которое содержит реакционный центр, на который совершает атаку другое вещество – реагент, причем, в ходе реакции затрагивается не вся молекула субстрата, а только ее реакционный центр. Примеры:

5.3. Классификация органических реакций.

5.3.1. По результатам.

По результатам органические реакции делятся на реакции замещения, присоединения, отщепления и перегруппировки. Окислительно-восстановительные реакции могут относиться к любому из указанных типов.

5.3.2. По характеру разрыва связи.

5.3.2.1. Гомолитический разрыв или образование связи.

В результате таких реакций образуются или свободные атомы (Н , Сl , Br и др.) или свободные органические радикалы, содержащие неспаренный электрон, например СН₃^ или R^ (CН₃СН₂СН₂^ ).

5.3.2.2. Гетеролитический разрыв или образование связи.

По сути дела здесь должны быть ионные реакции, однако в органической химии они весьма редки. Поэтому органические реакции в основном можно разделить на радикальные и молекулярные, причем последние могут быть в свою очередь двух типов:

• с гетеролитическим типом разрыва и образования связи;

• согласованные одностадийные процессы.

5.3.2.3. Согласованные одностадийные процессы.

В этих реакциях в одну стадию одновременно происходит образование и разрыв нескольких связей (синхронно, согласованно) с образованием циклических переходных состояний. Пример – реакция Дильса-Альдера:

В этом случае говорить о гетеролитическом или гомолитическом разрыве связей нет смысла, процесс согласованный или многоцентровой. Энергетический профиль такой реакции – график а на рис. 1.

5.3.3.По числу реагирующих частиц в скорость определяющей

стадии.

Элементарные одностадийные реакции могут быть:

- мономолекулярными А С;

- бимолекулярными А + В С + D.

Тримолекулярных элементарных реакций не бывает, ибо столкновение сразу трех частиц в газовой и жидкой фазе практически невозможно.

5.3.4. По характеру реагирующих частиц.

Заодно с характером реагирующих частиц рассмотрим и номенклатуру механизмов.

5.4. Номенклатура органических реакций.

5.4.1. Номенклатура Ингольда.

При любой номенклатуре играет роль характер реагирующих частиц.

5.4.1.1. Характер реагирующих частиц.

5.4.1.1.1. Радикальный (обозначение – R).

5.4.1.1.2. Нуклеофильный (обозначение N).

Нуклеофилы – реагенты, обладающие свободной электронной парой, способной образовывать ковалентную связь:

Это все основания Льюиса.

5.4.1.1.3. Электрофильный (обозначение Е).

Электрофилы – ионы и молекулы, имеющие свободную электронную орбиталь:

Это все кислоты Льюиса.

5.4.1.2 Обозначения процессов.

Замещение (substitution) – S, отщепление, элиминирование (elimination) – E, присоединение (addition) – A, Ad, реакции перегруппировки – реакции внутримолекулярного замещения.

5.4.2. Номенклатура ИЮПАК.

5.4.2.1. Символика:

А – образование (association) связи, D – разрыв (dissociation) cвязи;

A_N, A_E, A_R – образование связи нуклеофилом, электрофилом и радикалом;

D_N, D_E, D_R – разрыв связи с образованием нуклеофила N, электрофила E и

радикала R.

5.4.2.2. Участие центральных и периферийных атомов.

Индексы большими буквами, как показано выше, означают, что реакция идет с участием атомов реакционных центров, индексы малыми буквами (A_n, A_e, A_r и D_n, D_e, D_r) указывают, что реакции идут с участием периферийных атомов. Типы атомов указаны на схеме:

Механизм представленной здесь реакции по Ингольду – Е2 (одностадийное бимолекулярное отщепление, по ИЮПАК - А_xhD_HD_N. Здесь символ А_xh означает, что несущий атом (индекс х ) отрывает периферийный протон (индекс h) с одновременным отщеплением протона и нуклеофила от коренных атомов.

5.4.2.3. Порядок образования и разрыва связи.

В одностадийных процессах, когда образование новой и разрыв старой связи идет одновременно, процесс обозначают символами без разделительных знаков, т.е. АD, причем, первой указывается буква А (реакция не начинается без атаки реагента на реакционный центр субстрата). Если же реакция идет в две стадии, то возможны два варианта: D + A (реакция отщепления-присоединения) и A + D (реакция присоединения-отщепления).