Механізми реакцій заміщення і приєднання в органічній хімії
Реакції, в результаті яких здійснюється заміна одного атома або групи атомів у вихідній молекулі (субстраті) на інші атоми або групи атомів, називаються реакціями заміщення.
В реакції заміщення вступають граничні і ароматичні сполуки, такі як алкани, Циклоалкани або арени.
Реакції, в результаті яких дві або більше молекул реагуючих речовин з'єднуються в одну, називають реакціями приєднання.
За властивостями реагують частинок розрізняють наступні механізми реакцій:
- cвободнорадікальние;
- електрофільні;
- нуклеофільниє.
При гомолитически розриві пара електронів утворює зв'язок ділиться таким чином, що кожна з частинок, що утворюються отримує по одному електрону. В результаті гомолитического розриву утворюються вільні радикали:
X: Y → X # x2219; + # X2219; Y.
Нейтральний атом або частка з неспареним електроном називається вільним радикалом. Ці частинки надзвичайно реакційноздатні.
При гетеролітичному розриві ковалентних зв'язків обидва електрона зв'язку залишаються з однією з раніше зв'язаних часток:
В результаті гетеролітичні розриву зв'язку виходять заряджені частинки: нуклеофільних і електрофільного.
Нуклеофільних частка (нуклеофил) - це частка, що має пару електронів на зовнішньому електронному рівні. За рахунок пари електронів нуклеофил здатний утворювати нову ковалентний зв'язок.
Електрофільне частка (електрофіл) - це частка, що має вільну орбіталь на зовнішньому електронному рівні з досить високою спорідненістю до електрону. Електрофіл представляє вакантні орбіталі для утворення ковалентного зв'язку за рахунок електронів тієї частки, з якою він взаємодіє.
До радикалам відносяться: атоми водню Н # x2219 ;, лужних металів (Na # x2219 ;, K # x2219; і ін.) І галогенів (Cl, Br, F, I), молекули оксиду (# x2219; NO) і діоксиду ( NO2) азоту. Бірадікали є молекула кисню O2. Існують також органічні радикали:
Типові нуклеофільниє іони (по спадаючій реакційної здатності):
До нуклеофіли відносять також нейтральні молекули, що володіють вільною парою електронів (наприклад. NH3. NR3. R3 S, R3 P, ROH, RCOOH), з'єднання з подвійною і потрійною зв'язком, металоорганічні сполуки з поляризованої зв'язком С-Me +.
Типові електрофільні реагенти:
- позитивно заряджені іони
- нейтральні молекули. здатні прийняти електронну пару (альдегіди, кетони, карбонові кислоти, їх галогенангідриди і складні ефіри, ZnCl2. AlCl3. FeCl3. BF3);
- сильно поляризовані молекули типу R-Hal.
Оскільки приєднання і заміщення можуть відбуватися під дією всіх трьох типів реакційних частинок, можна виділити кілька основних механізмів протікання реакцій.