DERS 4
sınıflandırma ve
mekanizmalar
organik reaksiyonlar

Plan
4.1. Organik sınıflandırma
reaksiyonlar
4.2. Reaktiflerin sınıflandırılması
4.3 Reaksiyonlar
(SR)
radikal
yenisiyle değiştirme
4.4 Elektrofilik katılma reaksiyonları (AE)

4.1 Organik reaksiyonların sınıflandırılması

4.1 Sınıflandırma
organik reaksiyonlar
karşı
molekülerliğe göre
S ikame reaksiyonları
Toplama reaksiyonları A
eliminasyon reaksiyonları
E
Moleküler
yeniden düzenlemeler
monomoleküler
bimoleküler
trimoleküler

Bağları kırma ve oluşturma yöntemine göre

heterolitik
(iyonik)
* elektrofilik
* nükleofilik
homolitik
(radikal)
Moleküler

Kimyasal bağları kırma şeması

A:B
+
AT:
.
.
ANCAK
A:B
heterolitik
bir: B
g ohm litik
A + B
sevindim
+
+ V:
ANCAK
e ilişkili iyonlar

Kimyasal bağların oluşum şeması

+
ANCAK
.
+ V:
A + B
.
ANCAK
AT
heterolitik
ANCAK
AT
homolitik.

heterolitik reaksiyonlar
iyonik denir çünkü
eşlik ediyorlar
organik oluşumu
iyonlar akar
organik çözücüler
homolitik reaksiyonlar
ağırlıklı olarak akış
Gaz fazı

Heterolitik reaksiyonlar
elektronik bağımlılık
saldıran parçacığın doğası
nükleofilik (sembol
N) ve elektrofilik (sembol E).
Aynı zamanda, geleneksel olarak kabul edilir.
etkileşen parçacıklardan biri
reaktif ve diğer substrat
reaktifin etki ettiği

Substrat bir moleküldür ve
bir karbon atomu sağlar
yeni bir bağlantının oluşumu
reaksiyon türü (nükleofilik
veya elektrofilik) reaktifin doğasına göre belirlenir

Lone ile reaktif
elektron çifti,
ile etkileşiyor
olan substrat
elektron eksikliği
"nükleofilik" olarak adlandırılan
(sevmek, özü aramak) ve
nükleofilik reaksiyonlar

Elektronik açığı olan reaktif,
ile etkileşiyor
fazla elektronlu bir substrat
aranan
"elektrofilik" ve
elektrofilik reaksiyon

nükleofilik ve
elektrofilik reaksiyonlar her zaman
birbirine bağlı
eşlik eden reaksiyonlar
eşzamanlı
(rızaya dayalı) boşluk ve
bağlanma denir
moleküler (senkron,
kabul)

dien sentezi

2. Kanal
HC
2. Kanal
+
HC
2. Kanal
2. Kanal
Cyclog exen

4.2. Reaktiflerin sınıflandırılması

4.2. Reaktiflerin sınıflandırılması
nükleofilik reaktiflere
içeren molekülleri içerir.
bir veya daha fazla paylaşılmamış
elektron çiftleri; taşıyan iyonlar
negatif yük (anyonlar);
merkezleri olan moleküller
artan yoğunluk

nükleofilik reaktifler

nötr moleküller,
yalnız çiftlere sahip olmak
elektronlar:
..
..
..
..
NH3; R - NH2; R2 - NH; R3N;
..
H2O;
..
..
R-OH;
..
..
;
R-O
R
..
anyonlar:
AH-; CN-; NH2-; RCOO-; RS-; Cl-;
Br-; BEN-; HSO3-;

nükleofilik reaktifler

bağlantılar,
içeren merkezler
artan elektron yoğunluğu:
C
C
;
C
C
;

Elektrofilik reaktifler

nötr moleküller,
boş bir yörüngeye sahip olmak:
SO3, Lewis asitleri (AlCl3,
SnCl4, FeBr3, BF3)
katyonlar: proton (H+), iyonlar
metaller (Erkek+), SO3H+, NO2+, NO+

moleküller,
sahip
merkezler
İle birlikte
azaltılmış elektron yoğunluğu:
hidrokarbonların halojen türevleri Rδ+-
Halδ-, halojenler (Cl2, Br2, I2), ile bileşikler
karbonil grubu:
R
C
Ö
;
H
R
C
Ö
;
R1
R
C
Ö
; R
ey
C
Ö
;
VEYA

Organik kimya reaksiyonlarında,
genellikle gerçekleşir
birkaç aşama, yani İle birlikte
ara madde oluşumu
kısa ömürlü parçacıklar
(ara ürünler): karbonhidratlar,
karbanyonlar, radikaller

Karbokasyonlar - pozitif
yüklü parçacıklar, atom
karbon taşıyan pozitif
ücret sp2'de -
hibridizasyon.
Edinme ile karbon atomu
pozitif yük değişiklikleri
sp3'ten değerlik durumu
enerjik olarak daha fazla olan sp2
karlı.

Önemli bir özellik
karbonhidratlar onların
sürdürülebilirlik, hangi
derece tarafından belirlenir
delokalizasyon
pozitif yük

Karbokasyon kararlılığı
sıraya girer:
üçüncül
atom C
>
ikincil
atom C
>
öncelik
atom C

Karbokasyon kararlılığı

+
CH3 CH3
m etilyum
katyon
+
CH2
etil
katyon
CH3
CH3
+
CH
izopropilyum
katyon
CH3
CH3
ARTAN KARARLILIK
+
C
CH3
tertbütilyum
katyon

Karbanyonlar - negatif
yüklü parçacıklar, yük
bu onların varlığı nedeniyle
yalnız bir C atomunun yapısı
elektronik çift. Aynı zamanda atom
karbon taşıyan negatif
şarj, hem sp2'de hem de
sp3 hibridizasyonunda

Karbanyonların kararlılığı şunlara bağlıdır:
negatifin delokalizasyon derecesi
karbon atomuna yüklenir. ondan daha
ne kadar yüksekse, kararlılıkları o kadar yüksek ve
reaktivitelerini düşürürler.
En kararlı döngü
yapısındaki karbonyonlar
ortak bir π elektronu var
yoğunluk dahil
4n+2 π-elektron

siklopentadienil anyonu

Serbest radikaller - herhangi
elektriksel olarak nötr aktif
parçacık içeren
tek elektronlu yörünge
Serbest radikaller
atanmış parçacıklar,
eşleşmemiş elektron içeren
sadece karbon atomu (C) üzerinde değil, aynı zamanda
ve diğer atomlarda: R2N· ; RO

4.3. Radikal ikame reaksiyonları (SR)

4.3. Radikal reaksiyonları
ikame (SR)
SR reaksiyonları karakteristiktir
alifatik bileşikler ve
alisiklik serisi. Nasıl
kural olarak, akarlar
zincir mekanizması, ana
aşamaları şunlardır:
başlama, gelişme (büyüme
zincir) ve açık devre.

Başlatma aşamasında
serbest radikaller oluşur
bir zincir başlatmak
işlem
Serbest radikaller
termal nedeniyle oluşur
veya fotokimyasal
inisiyasyonun yanı sıra
OB reaksiyonlarının bir sonucu olarak

Radikal ikame reaksiyonları (SR)

R-H+A-A
substrat
reaktif
h
R-A+HA
ürün
reaksiyonlar

reaksiyon mekanizması
radikal ikame (SR)
1. Başlatma
A-A
h
.
2A

2. Zincir geliştirme

.
A
.
+R-H
R+A-A
.
R
+AH
R-A+
.
A

3. Açık devre
.
R
.
A
.
A
+
.
R
R-R
+
.
R
R-A
+
.
A
A-A

H atomunun karbon atomundan ayrılma kolaylığı, hidrokarbon serisine düşer.

CH3
CH3
H3C
C
CH3
H > H3C
C
H
H
H
H > H3C
C
H
H > H
C
H
H

Brom radikalleri (Br˙)
yüksek seçicilik: eğer
molekülün bir ikincil vardır ve
özellikle üçüncül karbon atomu,
sonra brominasyon ağırlıklı olarak
üçüncü seviyeye gider (ikincil)
karbon atomu. Bu tür reaksiyonlar
bölge seçici olarak adlandırılan
(yere göre seçici
eylemler) reaksiyonlar

Alkanların brominasyonu (bölgesel seçici reaksiyonlar)

H3C
CH
H
CH3 + Br2
h
H3C
CH
CH3 + HBr
Br
2-bromopropan

reaksiyon mekanizması
alkanların bromlanması
1. Başlatma
Br2
h
.
2Br

2. Zincir geliştirme
.
Br + H3C
CH
CH3
H3C
.
CH
CH3 + HBr
H
Br2 + H3C
.
CH
CH3
H3C
CH
Br
.
CH3 + Br

3. Açık devre
.
.
H3C
CH3 + Br
CH
H3C
CH
CH3
Br
.
Br
H3C
.
Br2
+Br
.
.
CH+H3C
CH
CH3
CH3
H3C
CH
CH
CH3
CH3
2,3-dim etilbütan
CH3

4.4. Elektrofilik katılma reaksiyonları

Elektrofilik ekleme (AE)
doymamış sistemlerin karakteristiği,
ikili veya üçlü bağ içerir.
Bunların nükleofilik doğası
π-bağının varlığından dolayı bileşikler,
olan bir alan
artan elektron yoğunluğu,
polarize edilebilir ve kolayca
altında yıkılır
elektrofilik reaktifler

AE reaksiyon mekanizması

+ X
C=C
substrat
Y
reaktif
X
C
+
C
-karmaşık
+Y
C=C
X
Y
-karmaşık
X
C
C
Y

halojenasyon

H
H
C=C
H
+Br
Br
H
H
C=C
H
H
Br
Br
CH2
H2C
+
Br
onyum brom
katyon
+Br
H2C
CH2
Br
1,2-d ibromo etan
H
Br

hidrojenasyon
H
C=C
+H2
t, kt
C
C
H
hidrohalojenasyon
Cl
C=C
+ HCl
C
H
C

hidrasyon
ey
C=C
+HOH
H
+
C
H
C

Markovnikov'un kuralı:
etkileşim kurduğunda
HX tipi reaktifler
asimetrik
alkenler, hidrojen
katılır
çoğu
hidrojene Vladimir
Markovnikov
karbon atomu
(1837 – 1904)

alkenlerin hidrohalojenasyonu
Morkovnikov'un kuralı
CH3CH = CH2 + HC1
CH3
CH
Cl
2-kloropropan
CH3

reaksiyon mekanizması
hidrohalojenasyon
CH3
CH3
+
+
CH
CH3
CH2
+
CH2
CH = CH2 + H
CH3
CH3
CH
Cl
CH3
+Cl
-

Alken hidrasyon reaksiyon şeması

Hidrasyon reaksiyonunun şeması
alkenler
+
H2C = CH2 + H2O
H
H3C
CH2
ey
etanol

Hidrasyon Reaksiyon Mekanizması
alkenler
..
+
+HOH
..
+
H C = CH + H
HC CH
2
2
H3C
3
CH2
+
Ö
H
+
-H
dönüş
katalizör
H
oksonyum katyonu
2
H3C
CH2
ey

klasik kural
Markovnikova mükemmel
sadece geçerli
alkenler, onların durumunda
gerekli türevler
mekanizmayı hesaba katmak
reaksiyonlar ve kararlılık
ara ürünler

Morkovnikov kuralına karşı doymamış karboksilik asitlerin hidrasyon reaksiyon mekanizması

R
R
CH=CH
+
CH
Ö
CH2
C
ey
+
+ H
C
Ö
ey
R
CH2
+
CH
C
Ö
ey

..
HOH
..
Ö
R
CH
+
Ö
H
H
CH2
C
Ö
R
-H+
CH
CH2
C
Ah dönüş
katalizör
ey
ey
-hidroksi asit

Bu tür hidrasyon
vivo sürecin bir parçasıdır
doymamış β-oksidasyonu
vücuttaki yağ asitleri

İlgili sistemler
(alkadienler)
termodinamik olarak en
istikrarlı, çok sık
doğada bulunur.
AE'nin bu tür dienlerle reaksiyonları
iki oluşumu ile devam
Ürün:% s
1,4- ve 1,2-ekler

Alkadien serisindeki AE reaksiyonları

1, 4
H2C=CH
CH = CH2 + HCl
H3C
CH=CH
CH2CI
1-klorobüten-2
1, 2
H3C
CH
Cl
3-klorobüten-1
CH=CH2

Alkadien serisindeki AE reaksiyonları Reaksiyon mekanizması

+
H3C
H2C=CH
CH = CH2 + H+
H3C Hidrasyon reaksiyon mekanizması
asetilen türevleri
H3C
C
+
CH+H
H3C
+
C=CH2
..
+HOH
..

Hidrasyon Reaksiyon Mekanizması
asetilen türevleri
H3C
C=CH2
+
Ö
H
-H+
H3C
C=CH2
ey
H

Organik maddelerin reaksiyonları resmi olarak dört ana tipe ayrılabilir: ikame, ekleme, eliminasyon (eliminasyon) ve yeniden düzenleme (izomerizasyon).

Açıkçası, organik bileşiklerin tüm reaksiyonları önerilen sınıflandırmaya indirgenemez (örneğin, yanma reaksiyonları). Bununla birlikte, böyle bir sınıflandırma, inorganik maddeler arasında meydana gelen, size zaten aşina olduğunuz reaksiyonlarla analojiler kurmaya yardımcı olacaktır.

Kural olarak, reaksiyona katılan ana organik bileşiğe denir. substrat, ve reaksiyonun diğer bileşeni şartlı olarak kabul edilir reaktif.

ikame reaksiyonları

ikame reaksiyonları- bunlar, orijinal moleküldeki (substrat) bir atomun veya atom grubunun diğer atomlar veya atom gruplarıyla yer değiştirmesiyle sonuçlanan reaksiyonlardır.

Yer değiştirme reaksiyonları, alkanlar, sikloalkanlar veya arenler gibi doymuş ve aromatik bileşikleri içerir. Bu tür reaksiyonlara örnekler verelim.

Işığın etkisi altında, bir metan molekülündeki hidrojen atomları, örneğin klor atomları gibi halojen atomları ile değiştirilebilir:

Hidrojenin halojen ile değiştirilmesinin bir başka örneği, benzenin bromobenzene dönüştürülmesidir:

Bu reaksiyonun denklemi farklı şekilde yazılabilir:

Bu yazı biçimiyle reaktifler, katalizör, reaksiyon koşulları okun üstüne yazın ve inorganik reaksiyon ürünleri- onun altında.

Toplama reaksiyonları

Toplama reaksiyonları iki veya daha fazla reaktan molekülünün bir araya geldiği reaksiyonlardır.

Alkenler veya alkinler gibi doymamış bileşikler, ekleme reaksiyonlarına girer. Hangi molekülün reaktif olarak hareket ettiğine bağlı olarak, hidrojenasyon (veya indirgeme), halojenasyon, hidrohalojenasyon, hidrasyon ve diğer ekleme reaksiyonları ayırt edilir. Her biri belirli koşullar gerektirir.

1. hidrojenasyon- bir çoklu bağa bir hidrojen molekülü ekleme reaksiyonu:

2. hidrohalojenasyon- hidrojen halojenür ilave reaksiyonu (hidroklorinasyon):

3. halojenasyon- halojen ilave reaksiyonu:

4. polimerizasyon- küçük moleküler ağırlığa sahip bir maddenin moleküllerinin, çok yüksek moleküler ağırlığa sahip bir maddenin moleküllerini - makromolekülleri oluşturmak için birbirleriyle birleştiği özel bir ekleme reaksiyonu türü.

polimerizasyon reaksiyonları- bunlar, düşük moleküler ağırlıklı bir maddenin (monomer) birçok molekülünü bir polimerin büyük molekülleri (makromoleküller) halinde birleştirme işlemleridir.

Polimerizasyon reaksiyonunun bir örneği, ultraviyole radyasyon ve bir radikal polimerizasyon başlatıcı R'nin etkisi altında etilenden (eten) polietilen üretimidir.

Organik bileşiklerin en karakteristik özelliği olan kovalent bağ, üst üste bindirilerek oluşturulur. atomik yörüngeler ve ortak elektron çiftlerinin oluşumu. Bunun bir sonucu olarak, üzerinde ortak bir elektron çiftinin bulunduğu iki atom için ortak bir yörünge oluşur. Bağ kırıldığında, bu ortak elektronların kaderi farklı olabilir.

Organik kimyada reaktif parçacık türleri

Bir atoma ait eşleşmemiş elektrona sahip bir yörünge, aynı zamanda eşleşmemiş bir elektron içeren başka bir atomun yörüngesi ile örtüşebilir. Aynı zamanda formasyon değişim mekanizması ile kovalent bağ:

Kovalent bağ oluşumu için değişim mekanizması, farklı atomlara ait eşleşmemiş elektronlardan ortak bir elektron çifti oluşturulduğunda gerçekleşir.

Değişim mekanizması ile bir kovalent bağ oluşumunun tersi süreç, bağlantı kesilmesi hangi bir elektron her atoma gider. Sonuç olarak, eşleşmemiş elektronlara sahip iki yüksüz parçacık oluşur:

Bu tür parçacıklara denir serbest radikaller.

serbest radikaller- eşleşmemiş elektronlara sahip atomlar veya atom grupları.

Serbest radikal reaksiyonlar etki altında ve serbest radikallerin katılımıyla meydana gelen reaksiyonlardır.

Biliyorum inorganik kimya bunlar hidrojenin oksijenle etkileşim reaksiyonları, halojenler, yanma reaksiyonlarıdır. Bu tip reaksiyonlar, yüksek hız, büyük miktarda ısı salınımı ile karakterize edilir.

Bir kovalent bağ da oluşabilir donör-alıcı mekanizması. Yalnız bir elektron çifti içeren bir atomun (veya anyonun) yörüngelerinden biri, oluşurken, doldurulmamış bir yörüngeye sahip başka bir atomun (veya katyonun) doldurulmamış bir yörüngesi ile örtüşür. kovalent bağ, örneğin:

Kovalent bağın kırılması pozitif ve negatif yüklü parçacıkların oluşumuna yol açar; bu durumda ortak bir elektron çiftinin her iki elektronu da atomlardan birinde kaldığından, diğer atomun doldurulmamış bir yörüngesi vardır:

Düşünmek asitlerin elektrolitik ayrışması:

Bir parçacığın sahip olduğu kolayca tahmin edilebilir. yalnız elektron çifti R: -, yani negatif yüklü bir iyon, pozitif yüklü atomlara veya üzerinde en azından kısmi veya etkili bir iyonun bulunduğu atomlara çekilecektir. pozitif yük. ile parçacıklar yalnız elektron çiftlerine nükleofilik ajanlar denir(çekirdek - "çekirdek", atomun pozitif yüklü kısmı), yani çekirdeğin "arkadaşları", pozitif bir yük.

nükleofiller(Nu) - üzerinde etkili bir pozitif yükün yoğunlaştığı moleküllerin bölümleriyle etkileşime giren yalnız bir çift elektrona sahip anyonlar veya moleküller.

Nükleofil örnekleri: Cl - (klorür iyonu), OH - (hidroksit anyonu), CH30 - (metoksit anyonu), CH3COO - (asetat anyonu).

sahip parçacıklar doldurulmamış yörünge Aksine, onu doldurma eğiliminde olacak ve sonuç olarak, artan elektron yoğunluğunun, negatif yükün, paylaşılmamış bir elektron çiftinin olduğu molekül bölgelerine çekilecektir. Bunlar elektrofiller, elektronun "arkadaşları", negatif yük veya artan elektron yoğunluğuna sahip parçacıklar.

elektrofiller- atomun daha uygun bir elektronik konfigürasyonuna yol açtığı için, elektronlarla doldurma eğiliminde olan, doldurulmamış bir elektron yörüngesine sahip katyonlar veya moleküller.

Her parçacık boş bir yörüngeye sahip bir elektrofil değildir. Örneğin, katyonlar alkali metaller inert gaz konfigürasyonuna sahiptirler ve düşük elektron afinitesine sahip oldukları için elektron alma eğilimi göstermezler. Bundan, doldurulmamış bir yörüngenin varlığına rağmen, bu tür parçacıkların elektrofil olmayacağı sonucuna varabiliriz.

Ana reaksiyon mekanizmaları

Üç ana reaksiyona giren parçacık türü vardır - serbest radikaller, elektrofiller, nükleofiller- ve karşılık gelen üç tip reaksiyon mekanizması:

Serbest radikal;

elektrofilik;

Nüleofilik.

Organik kimyada reaksiyonları reaksiyona giren parçacıkların tipine göre sınıflandırmanın yanı sıra, dört çeşit tepki moleküllerin bileşimini değiştirme ilkesine göre: katılım, ikame, ayrılma, veya eleme (İngilizce'den ortadan kaldırmak - kaldırmak, bölmek) ve yeniden düzenlemeler. Üç tür reaktif türün de etkisi altında ekleme ve değiştirme meydana gelebileceğinden, birkaç ana reaksiyon mekanizması ayırt edilebilir.

1. Serbest radikal ikamesi:

2. Serbest radikal ilavesi:

3. Elektrofilik ikame:

4. Elektrofilik ekleme:

5. Nükleofilik ekleme:

Ek olarak, nükleofilik parçacıkların - bazların etkisi altında meydana gelen bölünme veya eliminasyon reaksiyonlarını da göz önünde bulundurun.

6. Eliminasyon:

V. V. Markovnikov'un Kuralı

Alkenlerin (doymamış hidrokarbonlar) ayırt edici bir özelliği, ekleme reaksiyonlarına girme yeteneğidir. Bu reaksiyonların çoğu, elektrofilik ekleme mekanizması ile ilerler.

Hidrohalojenasyon (hidrojen halojenür ilavesi):

Bu reaksiyon, V. V. Markovnikov'un kuralına uyar.

Bir alkene bir hidrojen halojenür eklendiğinde, hidrojen daha fazla hidrojenlenmiş bir karbon atomuna, yani daha fazla hidrojen atomunun bulunduğu bir atoma ve bir halojen daha az hidrojenlenmiş olana eklenir.

Testi geçmek için referans materyali:

periyodik tablo

çözünürlük tablosu

Atomik orbitaller üst üste geldiğinde ve ortak elektron çiftlerinin oluşumuyla oluşur. Bunun bir sonucu olarak, üzerinde ortak bir elektron çiftinin bulunduğu iki atom için ortak bir yörünge oluşur. Bağ kırıldığında, bu ortak elektronların kaderi farklı olabilir.

Kovalent bağ oluşumu için değişim mekanizması. Homolitik bağ kırılması

Bir atoma ait eşleşmemiş elektrona sahip bir yörünge, aynı zamanda eşleşmemiş bir elektron içeren başka bir atomun yörüngesi ile örtüşebilir. Bu durumda, bir kovalent bağın oluşumu, değişim mekanizmasına göre gerçekleşir:

H + H -> H: H veya H-H

Kovalent bağ oluşumu için değişim mekanizması, farklı atomlara ait eşleşmemiş elektronlardan ortak bir elektron çifti oluşturulduğunda gerçekleşir.

Değişim mekanizmasıyla bir kovalent bağ oluşumunun tersi süreç, her bir atoma bir elektronun gittiği bağ kırılmasıdır. Sonuç olarak, eşleşmemiş elektronlara sahip iki yüksüz parçacık oluşur:

Bu tür parçacıklara serbest radikaller denir.

serbest radikaller- eşleşmemiş elektronlara sahip atomlar veya atom grupları.

Serbest radikallerin oluştuğu bir kovalent bağın kırılma mekanizmasına hemolitik veya homoliz denir (homo aynıdır, yani bu tip bağ kırılması aynı parçacıkların oluşumuna yol açar).

Eylem altında ve serbest radikallerin katılımıyla gerçekleşen reaksiyonlara denir. serbest radikal reaksiyonları.

Hidroksil anyonu, üzerinde kısmi pozitif yükün yoğunlaştığı karbon atomuna (karbon atomuna saldırır) çekilir ve bromun, daha doğrusu bromür anyonunun yerini alır.

1-kloropropan molekülünde, C-Cl bağındaki elektron çifti, daha yüksek elektronegatifliği nedeniyle klor atomuna doğru kaydırılır. Bu durumda, kısmi bir pozitif yük (§ +) alan karbon atomu, kendisiyle ilişkili karbon atomundan elektronları çeker, bu da sırasıyla aşağıdakilerden:

Böylece, endüktif etki zincir boyunca iletilir, ancak hızla bozulur: üç st-bağlamadan sonra pratikte gözlenmez.

Başka bir reaksiyon düşünün - etene hidrojen bromür ilavesi:

CH2=CH2 + HBr -> CH3-CH2Br

Bu reaksiyonun ilk aşamasında, çoklu bağ içeren bir moleküle bir hidrojen katyonu eklenir:

CH2=CH2 + H+ -> CH2-CH3

N-bağının elektronları bir karbon atomuna kaymıştır, komşu olanın pozitif yükü, doldurulmamış bir yörüngesi vardır.

Bu tür parçacıkların kararlılığı, karbon atomu üzerindeki pozitif yükün ne kadar iyi dengelendiğiyle belirlenir. Bu kompanzasyon, a-bağının elektron yoğunluğunun pozitif yüklü karbon atomuna doğru kayması, yani pozitif endüktif etki (+1) nedeniyle oluşur.

Atom grubu, bu durumda elektron yoğunluğunun çekildiği metil grubu, +1 ile gösterilen bir verici etkiye sahiptir.

mezomerik etki. Bazı atomların veya grupların diğerleri üzerindeki etkisinin başka bir yolu daha vardır - mezomerik etki veya konjugasyon etkisi.

1,3-bütadien molekülünü düşünün:

CH2=CHCH=CH2

Bu moleküldeki çift bağların sadece iki çift bağ olmadığı ortaya çıktı! Yakın oldukları için bir örtüşme var P- komşu çiftleri oluşturan ve dört karbon atomunun tümü için ortak olan bağlar P- elektron bulutu. Bu durumda sistem (molekül) daha kararlı hale gelir. Bu fenomene konjugasyon denir (bu durumda P - P- birleşme).

Ek örtüşme, bir o-bağ ile ayrılmış n-bağlarının konjugasyonu, onların "ortalamalarına" yol açar. Merkezi basit bağ, kısmi bir "çift" karakter kazanır, güçlenir ve kısalır ve çift bağlar biraz zayıflar ve uzar.

Bir başka konjugasyon örneği, ortak olmayan bir elektron çiftine sahip bir atom üzerindeki bir çift bağın etkisidir.

Örneğin, bir karboksilik asidin ayrışması sırasında, paylaşılmamış elektron çifti oksijen atomunda kalır:

Bu, ayrışma sırasında oluşan anyonun stabilitesinde bir artışa ve asidin mukavemetinde bir artışa yol açar.

N-bağları veya paylaşılmamış elektron çiftleri içeren konjuge sistemlerde elektron yoğunluğundaki kayma, mezomerik etki (M) olarak adlandırılır.

Ana reaksiyon mekanizmaları

Üç ana tip reaksiyona giren partikül belirledik - serbest radikaller, elektrofiller, nükleofiller ve bunlara karşılık gelen üç tip reaksiyon mekanizması:

Serbest radikal;
elektrofilik;
nükleofilik.

Reaksiyonları, reaksiyona giren parçacıkların türüne göre sınıflandırmaya ek olarak, organik kimya, moleküllerin bileşimini değiştirme ilkesine göre dört tür reaksiyonu ayırt eder: ekleme, ikame, eliminasyon veya eliminasyon (İngilizce'den elimine etme - çıkarma, ayırma) , ve yeniden düzenleme. Toplama ve ikame, üç tip reaktif parçacığın etkisi altında meydana gelebileceğinden, birkaç ana reaksiyon mekanizması ayırt edilebilir.

Ek olarak, nükleofilik parçacıkların - bazların etkisi altında meydana gelen bölünme veya eliminasyon reaksiyonlarını ele alacağız.

1. Bir kovalent bağın homolitik ve heterolitik kırılmaları nelerdir? Hangi kovalent bağ oluşum mekanizmalarının özelliğidir?

2. Elektrofiller ve nükleofiller ne denir? Onlardan örnekler verin.

3. Mesomerik ve endüktif etkiler arasındaki farklar nelerdir? Bu fenomenler, A. M. Butlerov'un organik bileşiklerin yapısı teorisinin, atomların organik maddelerin moleküllerindeki karşılıklı etkisi üzerindeki konumunu nasıl gösterir?

4. Endüktif ve mezomerik etkiler kavramlarının ışığında, atomların moleküllerdeki karşılıklı etkisini düşünün:

Sonuçlarınızı kimyasal reaksiyon denklemleri örnekleriyle destekleyin.

ders içeriği ders özeti destek çerçeve ders sunum hızlandırıcı yöntemler etkileşimli teknolojiler Uygulama görevler ve alıştırmalar kendi kendine muayene çalıştayları, eğitimler, vakalar, görevler ev ödevi tartışma soruları retorik sorularöğrencilerden İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler, grafikler, tablolar, mizah şemaları, fıkralar, şakalar, çizgi roman benzetmeleri, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler özetler makaleler meraklı beşikler için çipler ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiders kitabındaki hataları düzeltme ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi dersteki yenilik unsurlarının eskimiş bilgileri yenileriyle değiştirmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler yıl için takvim planı yönergeler tartışma programları Entegre Dersler

Organik maddelerin reaksiyonları resmi olarak dört ana tipe ayrılabilir: ikame, ekleme, eliminasyon (eliminasyon) ve yeniden düzenleme (izomerizasyon). Açıkçası, organik bileşiklerin tüm reaksiyonları önerilen sınıflandırmaya indirgenemez (örneğin, yanma reaksiyonları). Bununla birlikte, böyle bir sınıflandırma, inorganik maddeler arasında meydana gelen, size zaten aşina olduğunuz reaksiyonlarla analojiler kurmaya yardımcı olacaktır.

Kural olarak, reaksiyona katılan ana organik bileşiğe denir. substrat, ve reaksiyonun diğer bileşeni şartlı olarak kabul edilir reaktif.

ikame reaksiyonları

ikame reaksiyonları- bunlar, orijinal moleküldeki (substrat) bir atomun veya atom grubunun diğer atomlar veya atom gruplarıyla yer değiştirmesiyle sonuçlanan reaksiyonlardır.

Yer değiştirme reaksiyonları, alkanlar, sikloalkanlar veya arenler gibi doymuş ve aromatik bileşikleri içerir. Bu tür reaksiyonlara örnekler verelim.

Işığın etkisi altında, bir metan molekülündeki hidrojen atomları, örneğin klor atomları gibi halojen atomları ile değiştirilebilir:

Hidrojenin halojen ile değiştirilmesinin bir başka örneği, benzenin bromobenzene dönüştürülmesidir:

Bu reaksiyonun denklemi farklı şekilde yazılabilir:

Bu kayıt şekliyle, reaktifler, katalizör, reaksiyon koşulları okun üstüne, inorganik reaksiyon ürünleri ise onun altına yazılır.

tepkiler sonucunda organik maddelerdeki ikameler basit ve karmaşık değildir inorganik kimyada olduğu gibi maddeler ve iki karmaşık maddeler.

Toplama reaksiyonları

Toplama reaksiyonları iki veya daha fazla reaktan molekülünün bir araya geldiği reaksiyonlardır.

Alkenler veya alkinler gibi doymamış bileşikler, ekleme reaksiyonlarına girer. Hangi molekülün reaktif olarak hareket ettiğine bağlı olarak, hidrojenasyon (veya indirgeme), halojenasyon, hidrohalojenasyon, hidrasyon ve diğer ekleme reaksiyonları ayırt edilir. Her biri belirli koşullar gerektirir.

1.hidrojenasyon- bir çoklu bağa bir hidrojen molekülü ekleme reaksiyonu:

2. hidrohalojenasyon- hidrojen halojenür ilave reaksiyonu (hidroklorinasyon):

3. halojenasyon- halojen ilave reaksiyonu:

4.polimerizasyon- küçük moleküler ağırlığa sahip bir maddenin moleküllerinin, çok yüksek moleküler ağırlığa sahip bir maddenin moleküllerini - makromolekülleri oluşturmak için birbirleriyle birleştiği özel bir ekleme reaksiyonu türü.

Polimerizasyon reaksiyonları, düşük moleküler ağırlıklı bir maddenin (monomer) birçok molekülünü bir polimerin büyük molekülleri (makromoleküller) halinde birleştirme işlemleridir.

Polimerizasyon reaksiyonunun bir örneği, ultraviyole radyasyon ve bir radikal polimerizasyon başlatıcı R'nin etkisi altında etilenden (eten) polietilen üretimidir.

Organik bileşiklerin en karakteristik özelliği olan kovalent bağ, atomik orbitaller üst üste geldiğinde ve ortak elektron çiftlerinin oluşumu ile oluşur. Bunun bir sonucu olarak, üzerinde ortak bir elektron çiftinin bulunduğu iki atom için ortak bir yörünge oluşur. Bağ kırıldığında, bu ortak elektronların kaderi farklı olabilir.

Reaktif parçacık türleri

Bir atoma ait eşleşmemiş elektrona sahip bir yörünge, aynı zamanda eşleşmemiş bir elektron içeren başka bir atomun yörüngesi ile örtüşebilir. Bu durumda, bir kovalent bağın oluşumu, değişim mekanizmasına göre gerçekleşir:

Kovalent bağ oluşumu için değişim mekanizması, farklı atomlara ait eşleşmemiş elektronlardan ortak bir elektron çifti oluşturulduğunda gerçekleşir.

Değişim mekanizması ile bir kovalent bağ oluşumunun tersi süreç, her bir atoma bir elektronun () gittiği bağ kırılmasıdır. Sonuç olarak, eşleşmemiş elektronlara sahip iki yüksüz parçacık oluşur:

Bu tür parçacıklara serbest radikaller denir.

serbest radikaller- eşleşmemiş elektronlara sahip atomlar veya atom grupları.

Serbest radikal reaksiyonlar etki altında ve serbest radikallerin katılımıyla meydana gelen reaksiyonlardır.

İnorganik kimya sırasında bunlar, hidrojenin oksijenle etkileşimi, halojenler, yanma reaksiyonlarıdır. Bu tip reaksiyonlar, yüksek hız, büyük miktarda ısı salınımı ile karakterize edilir.

Verici-alıcı mekanizma ile bir kovalent bağ da oluşturulabilir. Paylaşılmamış bir elektron çifti içeren bir atomun (veya anyonun) yörüngelerinden biri, doldurulmamış bir yörüngeye sahip başka bir atomun (veya katyonun) doldurulmamış bir yörüngesi ile örtüşür ve bir kovalent bağ oluşur, örneğin:

Kovalent bir bağın kırılması, pozitif ve negatif yüklü parçacıkların oluşumuna yol açar (); bu durumda ortak bir elektron çiftinin her iki elektronu da atomlardan birinde kaldığından, diğer atomun doldurulmamış bir yörüngesi vardır:

Asitlerin elektrolitik ayrışmasını düşünün:

Paylaşılmamış bir elektron çifti R: -'ye sahip bir parçacığın, yani negatif yüklü bir iyonun, pozitif yüklü atomlara veya üzerinde en azından kısmi veya etkili bir pozitif yükün bulunduğu atomlara çekileceği kolayca tahmin edilebilir.
Ortak elektron çifti olmayan parçacıklara denir nükleofilik ajanlar (çekirdek- "çekirdek", atomun pozitif yüklü kısmı), yani çekirdeğin "arkadaşları", pozitif bir yük.

nükleofiller(hayır) - etkin pozitif yükün yoğunlaştığı molekül bölgeleriyle etkileşime giren yalnız bir çift elektrona sahip anyonlar veya moleküller.

Nükleofil örnekleri: Cl - (klorür iyonu), OH - (hidroksit anyonu), CH30 - (metoksit anyonu), CH3COO - (asetat anyonu).

Doldurulmamış bir yörüngeye sahip parçacıklar, tam tersine, onu doldurma eğiliminde olacak ve bu nedenle, artan elektron yoğunluğuna, negatif yüke, paylaşılmamış bir elektron çiftine sahip molekül alanlarına çekilecektir. Elektrofiller, bir elektronun "arkadaşları", negatif yük veya artan elektron yoğunluğuna sahip parçacıklardır.

elektrofiller- Doldurulmamış bir elektron yörüngesine sahip olan ve onu elektronlarla doldurma eğiliminde olan katyonlar veya moleküller, elektronik konfigürasyon atom.

Her parçacık boş bir yörüngeye sahip bir elektrofil değildir. Bu nedenle, örneğin, alkali metal katyonları, inert gaz konfigürasyonuna sahiptir ve düşük bir değere sahip oldukları için elektron alma eğilimi göstermezler. Elektron ilgisi.
Bundan, doldurulmamış bir yörüngenin varlığına rağmen, bu tür parçacıkların elektrofil olmayacağı sonucuna varabiliriz.

Ana reaksiyon mekanizmaları

Üç ana tip reaksiyona giren partikül vardır - serbest radikaller, elektrofiller, nükleofiller - ve bunlara karşılık gelen üç tip reaksiyon mekanizması:

• serbest radikal;
• elektrofilik;
• nullofilik.

Reaksiyonları, reaksiyona giren parçacıkların türüne göre sınıflandırmanın yanı sıra, organik kimya, moleküllerin bileşimini değiştirme ilkesine göre dört tür reaksiyonu ayırt eder: ekleme, ikame, eliminasyon veya eliminasyon (İngilizce'den. ile bertaraf etmek- sil, ayır) ve yeniden gruplandır. Toplama ve ikame, her üç reaktif türün de etkisi altında meydana gelebileceğinden, birkaç anareaksiyon mekanizmaları.

Ek olarak, nükleofilik parçacıkların - bazların etkisi altında meydana gelen bölünme veya eliminasyon reaksiyonlarını da göz önünde bulundurun.
6. Eliminasyon:

Alkenlerin (doymamış hidrokarbonlar) ayırt edici bir özelliği, ekleme reaksiyonlarına girme yeteneğidir. Bu reaksiyonların çoğu, elektrofilik ekleme mekanizması ile ilerler.

Hidrohalojenasyon (halojen ilavesi hidrojen):

Bir alkene bir hidrojen halojenür eklendiğinde hidrojen daha fazla hidrojene eklenir karbon atomu, yani daha fazla atomun bulunduğu atom hidrojen ve halojen - daha az hidrojene.

Reaksiyon sınıflandırması

Organik bileşiklerin katıldığı dört ana reaksiyon türü vardır: ikame (yer değiştirme), ekleme, eliminasyon (bölünme), yeniden düzenleme.

3.1 Yer değiştirme reaksiyonları

Birinci tip reaksiyonlarda, ikame genellikle karbon atomunda meydana gelir, ancak ikame edilmiş atom bir hidrojen atomu veya başka bir atom veya atom grubu olabilir. Elektrofilik ikamede, çoğunlukla bir hidrojen atomu değiştirilir; bir örnek, klasik aromatik ikamedir:

Nükleofilik ikamede, değiştirilen hidrojen atomu değil, diğer atomlardır, örneğin:

NC - + R−Br → NC−R +BR -

3.2 Toplama reaksiyonları

İlave reaksiyonları, işlemi başlatan türlerin tipine bağlı olarak elektrofilik, nükleofilik veya radikal olabilir. Geleneksel karbon-karbon çift bağlarına bağlanma genellikle bir elektrofil veya bir radikal tarafından indüklenir. Örneğin, HBr eklemek

H + protonu veya Br· radikali tarafından çift bağa bir saldırı ile başlayabilir.

3.3 Eliminasyon reaksiyonları

Eliminasyon reaksiyonları esasen ekleme reaksiyonlarının tersidir; bu tür reaksiyonların en yaygın türü, bir hidrojen atomunun ve başka bir atomun veya grubun komşu karbon atomlarından alkenler oluşturmak için elimine edilmesidir:

3.4 Yeniden düzenleme reaksiyonları

Yeniden düzenlemeler katyonlar, anyonlar veya radikaller olan ara maddeler aracılığıyla da meydana gelebilir; çoğu zaman bu reaksiyonlar, karbokasyonların veya elektron eksikliği olan diğer parçacıkların oluşumuyla birlikte gider. Yeniden düzenlemeler, karbon iskeletinin önemli bir yeniden düzenlenmesini içerebilir. Bu tür reaksiyonlardaki asıl yeniden düzenleme adımını, genellikle, kararlı bir son ürünün oluşumuna yol açan ikame, ekleme veya eliminasyon adımları takip eder.

Detaylı Açıklama Kimyasal reaksiyon aşamalı olarak bir mekanizma olarak adlandırılır. Elektronik bir bakış açısından, bir kimyasal reaksiyonun mekanizması, bir kırılma yöntemi olarak anlaşılmaktadır. kovalent bağlar Moleküllerde ve reaktanların reaksiyon ürünlerine dönüştürülmeden önce geçtiği durum dizisinde.

4.1 Serbest radikal reaksiyonları

Serbest radikal reaksiyonları, kimyasal süreçler, eşleşmemiş elektronlara sahip moleküllerin yer aldığı. Serbest radikal reaksiyonlarının belirli yönleri, diğer reaksiyon türlerine kıyasla benzersizdir. Temel fark, birçok serbest radikal reaksiyonunun zincir reaksiyonları olmasıdır. Bu, birçok molekülün, tek bir reaktif türün yaratılmasıyla başlatılan tekrarlayan bir süreçle bir ürüne dönüştürüldüğü bir mekanizma olduğu anlamına gelir. Tipik bir örnek, aşağıdaki varsayımsal mekanizma ile gösterilmiştir:

Reaksiyon ara maddesinin üretildiği aşama, bu durumda A·, başlatma olarak adlandırılır. Bu aşama sırasında gerçekleşir Yüksek sıcaklık, polar olmayan solventlerde UV veya peroksitlerin etkisi altında. Sonraki dört denklemde bu örnek iki reaksiyon dizisi tekrarlanır; zincirin gelişim aşamasını temsil ederler. zincirleme reaksiyonlar Başlangıç ​​aşaması başına gelişim aşamalarının sayısına karşılık gelen bir zincir uzunluğu ile karakterize edilir. İkinci aşama, bileşiğin eşzamanlı sentezi ve dönüşüm zincirini sürdüren yeni bir radikalin oluşumu ile ilerler. Son adım, zincir ilerlemesi için gerekli olan reaksiyon ara maddelerinden birini yok eden herhangi bir reaksiyonu içeren zincir sonlandırma adımıdır. Zincir sonlandırma aşamaları arttıkça zincir uzunluğu kısalır.

Serbest radikal reaksiyonları: 1) ışıkta, yüksek sıcaklıkta veya diğer maddelerin ayrışması sırasında oluşan radikallerin varlığında; 2) serbest radikallerle kolayca reaksiyona giren maddeler tarafından inhibe edilir; 3) polar olmayan solventlerde veya buhar fazında ilerleyin; 4) genellikle reaksiyonun başlamasından önce bir otokatalitik ve indüksiyon periyoduna sahiptir; 5) kinetik olarak zincirlidirler.

Radikal ikame reaksiyonları alkanların karakteristiğidir ve radikal katılma reaksiyonları alkenlerin ve alkinlerin karakteristiğidir.

CH 4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

CH 3 -CH \u003d CH2 + HBr → CH 3 -CH2 -CH2Br

CH3 -C≡CH + HCl → CH3 -CH=CHCl

Serbest radikallerin birbirleriyle bağlantısı ve zincir sonlandırması esas olarak reaktörün duvarlarında meydana gelir.

4.2 İyonik reaksiyonlar

hangi reaksiyonlar heterolitik bağların kopması ve iyonik tipte ara parçacıkların oluşumuna iyonik reaksiyonlar denir.

İyonik reaksiyonlar: 1) katalizörlerin varlığında (asitler veya bazlar ve özellikle peroksitlerin ayrışmasından kaynaklanan ışık veya serbest radikallerden etkilenmez); 2) serbest radikal süpürücülerden etkilenmezler; 3) çözücünün doğası, reaksiyonun gidişatını etkiler; 4) buhar fazında nadiren meydana gelir; 5) kinetik olarak, esas olarak birinci veya ikinci dereceden reaksiyonlardır.

Molekül üzerinde etkili olan reaktifin doğasına göre, iyonik reaksiyonlar bölünmüş elektrofilik ve nükleofilik. Nükleofilik ikame reaksiyonları, alkil ve aril halojenürlerin karakteristiğidir,

CH 3 Cl + H 2 O → CH 3OH + HCl

C6H5-Cl + H20 → C6H5-OH + HCl

C 2 H 5OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O

C2H5NH2 + CH3Cl → CH3-NH-C2H5 + HCl

elektrofilik ikame - katalizörlerin varlığında alkanlar için

CH 3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3 → CH3 -CH (CH 3) -CH2 -CH3

ve arenalar.

C 6 H 6 + HNO 3 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

Elektrofilik katılma reaksiyonları alkenlerin karakteristiğidir.

CH 3 -CH \u003d CH 2 + Br 2 → CH 3 -CHBr-CH 2 Br

ve alkinler

CH≡CH + Cl2 → CHCl=CHCl

nükleofilik ekleme - alkinler için.

CH3 -C≡CH + C2H5OH + NaOH → CH3 -C (OC 2H 5) = CH2