Paljud asendusreaktsiooni avas viis saada erinevaid ühendeid, millel on majanduslik kasutamine.Suurt rolli keemilised teaduse ja tööstuse antakse elektrofiilset ja nukleofiilse asenduse.Orgaanilise sünteesi, need protsessid on mitmeid funktsioone, mis vajavad lahendamist.
erinevaid keemilisi nähtusi.Vahetus reaktsioonid
keemilisi muutusi, mis on seotud ümberkujundamise asi, palju erinevaid funktsioone.Võib olla erinevaid tulemusi, termilised mõjud;Mõned protsessid on lõpuni, teistes keemilise tasakaalu saabumiseni.Change agents kaasnevad sageli suurenemise või vähenemise oksüdatsiooniastme.Klassifitseerimise keemiliste nähtuste nende lõpptulemused juhtida tähelepanu kvalitatiivseid ja kvantitatiivseid erinevusi reagente tooteid.Need omadused on võimalik kindlaks teha 7 tüüpi keemilised reaktsioonid, sealhulgas asendusravi, tulevad skeemi alusel: + C + C B. Lihtsustatud rekord kogu klass keemiliste sündmused annab idee, et vahel lähteained on nn "rünnak"osakese reagent asendamise aatom, ioon, funktsionaalne rühm.Asendusreaktsiooni on iseloomulik küllastunud ja aromaatsetest süsivesinikest.
Vahetus teke kujul topelt vahetada:-B + C kuni E C + B-E.Üks alamliik - nihe, näiteks vaske, rauda lahendus vask sulfaat: CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.Nagu "rünnak" osakesi saab tegutseda aatomid, ioonid või funktsionaalsete rühmade
homolytic asendamine (radikaalsed, SR)
Kui radikaalne mehhanism rebend kovalentseid sidemeid elektronpaari, ühised erinevaid elemente, proportsionaalselt jaotatud "killud" molekuli.Vabad radikaalid tekivad.See ebastabiilsed osakese stabiliseerumist, mis tekib tänu sellele järgnenud muutusi.Näiteks valmistuses etaani metaanist toota vabade radikaalide kaasatud asendusreaktsioon: CH4 CH3 H • + •;• + • CH3 CH3 → C2H5;H • + • H → H2.Homolytic sideme lõhustamise kirjeldatud asendamise kord on iseloomulik alkaanid on reaktsiooni ahela iseloomu.Metaani H aatomit saab järjestikku asendatakse kloor.Samamoodi reaktsiooni broomi, joodi, kuid ei suuda otseselt asendada vesinik alkaanid, fluori liiga tugevasti reageerib neile.
heterolytically võimalus murda sidemed
Kui ioonne mehhanism asendusreaktsioonidele, elektronid vahel jaotunud ebaühtlaselt äsja tekkinud osakesed.Siduva elektronpaari liigub kogu tee üks "killud", kõige sagedamini, et suhtluspartner, pool, mis korvas negatiivne tihedus polaarne molekul.By asendusreaktsioonide reaktsiooni metüülalkohol CH3OH.In brommetane CH3Br heterolüütilise rebend molekul on isiksuse laetud osakesed on stabiilsed.Metüül omandab positiivse laengu, ja broomi - negatiivne: CH3Br → CH3 + + Br-;NaOH → Na + + OH-;CH3 + + OH- → CH3OH;Na + + Br- ↔ NaBr.
elektrofiilidele ja nukleofiilid
osakesed, millel puudub elektronide ja aktsepteerib neid nimetatakse "elektrofiilidele."Nendeks süsinikuaatomit ühendatud halogeeniga haloalkaane.Nukleofiilide on kõrge elektronide tihedus, nad on "ohvrite" of elektronpaari luua kovalentsideme.Asendusreaktsioonidele rikas negatiivsete laengute ründavad nukleofiilidega elektrofiilidele et puuduvad elektronid.Seda nähtust liikumisega seotud aatomite või muud osakesed - lahkuv rühm.Teist tüüpi asendusreaktsiooni - rünnak elektrofiiliga nukleofiili.Mõnikord on raske eristada kahte protsessi, mida nimetatakse asendada ühe või teise tüübi, sest see on raske täpselt mille molekuli - substraati, ja mis - reagent.Tavaliselt sellistel juhtudel järgmised tegurid:
- iseloomu lahkuv rühm;
- nukleofiilne reaktsioonivõime;
- lahusti iseloom;
- struktuuri alküülfragmendil.
nukleofiilne asendus (SN)
ajal vastastikmõju orgaaniline molekul on suurenenud polarisatsioon.Võrrandid osaline positiivne või negatiivne laeng märkis kirjas kreeka tähestiku.Polarisatsioon side annab aimu olemus rebend ja käitumise kohta tulevikus "killud" molekuli.Näiteks süsinikuaatom jodometaani on osalise positiivne laeng on elektrofiilne keskusest.See meelitab osa dipooli vesi, kus hapniku on liiaga elektronid.Interaktsiooni elektrofiiliga nukleofiiliga reagent tekkinud metanool: CH3I + H2O → CH3OH + HI.Nukleofiilne asendus reaktsioonid toimuvad osalusel negatiivselt laetud ioon või molekul, millel on vaba elektron paar, ei osale loomine keemiline side.Aktiivne osalemine jodometaanist SN2 reaktsioone tänu oma avatusele nukleofiilne rünnak ja liikuvuse joodi.
elektrofiilne asendus (SE)
in orgaanilisi molekule võib esineda nukleofiilne keskus, mida iseloomustab liigne elektronide tihedus.See reageerib puudumine negatiivsete laengute elektrofiilse reagendiga.Sellised osakesed on aatomid, millel free orbiidi molekuli portsjonid vähendatud elektronide tihedus.Naatriumformaati süsiniku kes vastutab "-", reageerida positiivne osa dipooli vee - vesinik: CH3Na + H2O → CH4 + NaOH.Selle reaktsiooni produkt, elektrofiilse asenduse - metaan.Kui heterolüütilise reaktsioon vastupidiselt laetud keskused orgaanilisi molekule, mis muudab nad sarnaseid ioonid keemia anorgaanilised ained.Ei tohi unustada, et muundamist orgaaniliste ühendite harva kaasas moodustub neid katioonide ja anioonide.
Monomolecular ja bimolekulaarne reaktsioonid
on unimolecular nukleofiilne asendus (SN1).Selle mehhanismi esineb hüdrolüüsi oluline toode orgaanilise sünteesi - tertsiaarbutüülhüdrokinooni kloriidi.Esimene etapp on aeglane, see on seotud progressiivne dissotsiatsioon süsinikioone meedia ja kloriidi anioon.Teine samm on kiirem reaktsioon toimuks süsinikioone ion veega.Equation asendusreaktsiooni on halogeen on alkaani ja toota esmane hüdroksü alkoholi: (CH3) 3C-Cl → (CH3) 3C + + Cl-;(CH3) 3C + + H2O → (CH3) 3C-OH + H +.Suhe üheetapiline hüdrolüüsi Alg- ja alküülhalogeniidid on iseloomulik üheaegse hävitamine süsiniku halogeeni ja sidumist C-OH.See mehhanism bimolekulaarne nukleofiilne asendus (SN2).
mehhanism heterolüütilise vahetusest
asendamise kord seotud elektronide ülekande loomine vahe kompleksid.Reaktsioon toimub kiiremini kui kergem on iseloomulik tema vahesaadused.Sageli protsess toimub mitmes suunas korraga.Eeliseks tavaliselt möödub viisi osakesi kasutatakse, mis nõuab kõige vähem energia kulutamist nende haridus.Näiteks juuresolekul kaksikside suurendab tõenäosust allüülkatiooni CH2 = CH-CH2 +, võrreldes CH3 + ioone.Põhjus peitub elektronide tihedus kaksiksideme, mis mõjutab delokalisat- positiivne laeng, hajutatud üle kogu molekuli.
asendusreaktsioonidele benseeni
rühm orgaanilisi ühendeid, mida iseloomustab elektrofiilse asenduse - areenil.Benseeni ring - mugav objekti elektrofiilset rünnak.Protsess algab polarisatsioon teise reagendiga moodustades niiviisi elektrofiiliga elektronide pilve külgneva benseeniring.Tulemuseks on komplekssed.Päevane kommunikatsioon elektrofiilse osakesi ühe süsiniku aatomit seni, see on magnetiline negatiivse laenguga ümber "aromaatne six" elektronid.Kolmandal etapil elektrofiiliga ja üks süsiniku aatom rõngad on ühine elektronpaar (kovalentse sidemega).Aga sel juhul on hävitamine "aromaatne kuus", mis on ebasoodne nii säästva energia stabiilse seisundi.Hetkel nähtust, mida võib nimetada "vabastamist prootoni."Lõhustab H +, stabiilne side süsteem on jälle tüüpiline stseen.Side ja meedia aine koosneb vesinikust benseeni ring ja anioon teise reagendiga.
Näited asendusreaktsioonidele orgaanilise keemia
alkaanid eriti tüüpiline asendusreaktsiooni.Näited elektrofiilsed nukleofiilse reaktsioone võib viia tsükloalkaanid ja areenide.Sarnased reaktsioone molekulid orgaanilised ained on tavatingimustes, kuid tavaliselt - ja kuumutamisega katalüsaatorite juuresolekul.Ühisel ja hästi uuritud protsesside hulka elektrofiilne asendus aromaatses tsüklis.Kõige olulisem reaktsioon seda tüüpi:
- nitreerimine benseen lämmastikhappega juuresolekul H2SO4 - järgmiselt skeem: C6H6 → C6H5-NO2.
- katalüütilise halogeenimine benseen, eriti kloorimise, võrrandi abil: C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl.
- aromaatsed sulfonation benseeni esineb "suitsev" väävelhape, benseensulfoonhapet kujul.
- alküülimine - asendamine vesinikuaatomi benseeniring alküülfenol.
- atsüleerimise - teket ketoonid.
- formüülimist - asendab vesiniku rühma CHO ning moodustati aldehüüdide.
asendamise reaktsioonide hulka reaktsiooni alkaanid ja tsükloalkaanid, kus halogeenidega rünnaku saadaval C-H side.Deriveerimist võib seostada asendamine üks, kaks või kõik vesinikuaatomid küllastunud süsivesinikud ja nafteenideks.Paljud galogenoalkanov madala molekulmassiga kasutatakse tootmise keerulisem kuuluvad ained erinevatesse klassidesse.Edasiminek uuring reaktsiooni mehhanisme vahetusest, andis võimsa tõuke sünteesi põhineb alkaanid, tsükloparafiine areenidel ning halogeenitud süsivesinikke.
