Daudzi aizvietošanas reakcija paver ceļu uz dažāda savienojumiem ar komunālo pieteikumus.Milzīgs loma ķīmiskajā rūpniecībā un zinātnē tiek dota elektrofiliem un nukleofìls maiņu.Organiskajā sintēzē, šie procesi ir vairākas iezīmes, kas jārisina.
dažādas ķīmisko parādību.Aizvietošanas reakcijas
ķīmiskas izmaiņas, kas saistītas ar transformāciju jautājumu, vairākām dažādām funkcijām.Dažādas rezultāti var būt, termiska iedarbība;Daži procesi ir līdz galam, jo rodas cits ķīmiskais līdzsvars.Mainīt aģenti bieži pavada pieaugumu vai samazinājumu pakāpi oksidēšanās.Klasifikācijā ķīmisko parādību viņu gala rezultātu vērst uzmanību uz kvalitatīviem un kvantitatīviem atšķirībām reaģentus no produktiem.Šīs funkcijas var identificēt 7 veidu ķīmisko reakciju, tostarp aizstāšanu, kas nāk saskaņā ar shēmu: A-B + C + A uz B. Vienkāršotās ierakstīt visu klasi ķīmisko parādību rada priekšstatu, ka starp izejvielām ir tā sauktā "uzbrukums"daļiņu reaģents nomaiņa atoms, jonu funkcionālā grupa.Aizvietošana reakcija ir raksturīga no piesātinātajiem un aromātiskajiem ogļūdeņražiem.
aizvietošanas reakcijas, var rasties formā divkāršas apmaiņas: A-B + C-E A-B-C + E.Viens pasuga - pārvietojums, piemēram, vara, dzelzs no šķīduma ar vara sulfātu: CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.Kā "uzbrukums" daļiņas var darboties kā atomiem, joniem vai funkcionālo grupu
Maiņa homolytic (radikāls, SR)
Kad radikāls mehānisms plīsums kovalentā elektronu pāris ir kopīgi dažādiem elementiem, proporcionāli izplatīti starp "fragmenti" molekulas.Brīvie radikāļi veidojas.Tas nestabila daļiņa stabilizācija, kas notiek, kā rezultātā turpmāko pārvērtības.Tā, piemēram, ar etāna izgatavošanā no metāna ražot brīvos radikāļus, kas iesaistītas aizvietošanas reakcija: CH4 CH3 H • + •;• + • CH3 CH3 → C2H5;H • + • H → H2.Homolytic obligāciju šķelšana, kā aprakstīts rezerves mehānismā ir raksturīga alkāniem ir reakcija ķēdes raksturs.Metāna H atomi var secīgi aizstāt ar hloru.Līdzīgi, reakcija ar broma, joda, bet nav spējīga aizstāt ūdeņraža tieši alkāniem, fluors pārāk enerģiski reaģē ar tiem.
heterolytically veids, lai izjauktu saikni
Kad jonu mehānisms aizstāšanas reakciju, elektroni ir nevienmērīgi sadalītas starp nesen parādījušās daļiņas.Saistīšanās pāris elektronu pārvietojas līdz galam ar vienu no "fragmentu", visbiežāk, uz komunikāciju partneri, ar malu, kas tika kompensētu negatīvās blīvums polārā molekulā.Aizvietošanas reakcijas ir reakcija metilspirta CH3OH.In brommetane CH3Br molekula ir heterolytic pārtraukums raksturs, iekasē daļiņas ir stabils.Metil iegūst pozitīvu lādiņu, un bromu - negatīva: CH3Br → CH3 + + Br-;NaOH → Na + + OH-;CH3 + + OH- → CH3OH;Na + + Br- ↔ NaBr.
electrophiles un nucleophiles
daļiņas, ka trūkums elektronu un var tos pieņemt, sauc par "electrophiles."Tie ietver oglekļa atomiem apvienojumā ar halogēniem haloalkanes.Nucleophiles ir augsta elektronu blīvums, tie ir "upuri" no pāra elektroniem, lai radītu kovalento saiti.Par aizvietošanas reakcijas bagātās negatīvās maksas nucleophiles uzbrūk electrophiles ka trūkst elektronus.Šī parādība ir saistīta ar kustību atomiem vai citu daļiņu - atšķeļamā grupa.Vēl viens aizvietošanas reakcijas veids - uzbrukums elektrofīlu nukleofilu.Dažreiz ir grūti atšķirt diviem procesiem, attiecas uz vienu nomaiņu vai cita veida, jo tas ir grūti precīzi noteikt, kura no molekulas - substrāta, un kas - reaģentu.Parasti šādos gadījumos tiek ņemti vērā šādi faktori:
- raksturs atstājot grupu;
- reaktivitāte no nukleofilu;
- raksturs šķīdinātāju;
- struktūra alkil-atlikums.
nukleofīlā aizstāšana (SN)
mijiedarbību organiskās molekulas laikā ir pieaugusi polarizācija.Par daļēju pozitīvu vai negatīvu maksas vienādojumi atzīmēt vēstuli grieķu alfabēta.Polarizācija komunikācija sniedz norādi par tās pārrāvuma raksturu un turpmāko uzvedību "fragmentu" molekulas.Tā, piemēram, oglekļa atoms pie iodomethane ir daļējs pozitīvs lādiņš ir elektrofilais centrs.Tā piesaista daļu no dipola ūdens, kur skābekļa piemīt lieko elektroni.Par elektrofīlu mijiedarbība ar nukleofilu reaģenta veidojas metanols: CH3I + H2O → CH3OH + HI.Nukleofīlā aizvietošanas reakcijas notiek, piedaloties negatīvi lādētu jonu vai molekula ar brīvo elektronu pāris, nepiedalās izveidojot ķīmisko obligācijas.Aktīva līdzdalība iodomethane in SN2-reakcijas, jo tās atvērtību nukleofilu uzbrukumu un mobilitātei joda.
elektrofilais aizstāšana (SE)
ar organisko molekulu var būt klāt nukleofīlā centrs, kas raksturo pārsniedz elektronu blīvumu.Tas reaģē ar trūkumu negatīvās maksas elektrofilais reaģentu.Šādas daļiņas ir atomi, kam ir bezmaksas orbitālās porcijas molekulas ar zemu elektronu blīvumu.Nātrija formate ogle ar maksa "-", tiek pakļauts reakcijai ar pozitīvu daļa ūdens dipola - ūdeņraža: CH3Na → CH4 + H2O + NaOH.Šīs reakcijas produkts, Elektrofilās aizvietošana - metāns.Kad heterolytic reakcija oppositely iekasē centriem organiskās molekulas, kas padara tos līdzīgi jonu ķīmijā neorganisko vielu.Mums nevajadzētu aizmirst par to, ka pārveidošana organisko savienojumu reti kopā ar veidojot šo katjonu un anjonu.
Monomolecular un bimolecular reakcijas
nukleofīlā aizvietošana monomolecular (SN1).Ar šo mehānismu notiek hidrolīzes svarīgu produktu organiskajā sintēzē - terc hlorīdu.Pirmais posms ir lēns, tas ir saistīts ar pakāpenisku disociācija carbonium katjonu un anjonu hlorīda.Otrais solis ir ātrāks plūsmas carbonium jonu reakciju ar ūdeni.Vienādojumu aizvietošanas reakcija uz halogēna ar alkāna un ražot primāro hidroksilgrupu spirtu: (CH3) 3C-Cl → (CH3) 3C + + Cl;(CH3) 3C + + H2O → (CH3) 3C-OH + H +.Par minēto vienpakāpes hidrolīzē, primārā un sekundārā alkilhalogenīdiem raksturo vienlaicīgi iznīcināšanu oglekļa halogēna atoma un pārī C-OH.Šis mehānisms bimolecular nukleofilu aizstāšanu (SN2).
mehānisms heterolytic aizvietošanas
aizstāšanas mehānismu, kas saistīta ar elektronu nodošanu, izveidojot starpposma kompleksu.Reakcija ir ātrāk, vienkāršāk nekā ar savas raksturīgās starpproduktiem.Bieži process notiek vairākos virzienos vienlaicīgi.Priekšrocība parasti izpaužas veidu, kādā tiek izmantoti daļiņas, kas prasa mazāk izdevumu enerģijas par savu izglītību.Piemēram, klātbūtne dubultsaites palielinās iespējamība, alilspirta kumu CH2 = CH-CH2 +, salīdzinot ar CH3 + joniem.Iemesls slēpjas elektronu blīvuma dubultsaites, kas ietekmē pārvietošanas, ar pozitīvu lādiņu, izkliedēti pa visu molekulu.
aizvietošanas reakcijas benzola
grupu organisko savienojumu, kam raksturīga elektrofiliem aizstāšanu - arēnā.Benzola gredzens - ērta objekts elektrofiliem uzbrukumu.Process sākas ar polarizācijas otrajā reaģentā tādējādi veidojot elektrofīlu elektronu mākonis blakus benzola gredzens.Rezultāts ir sarežģīts pārejas.Pilna sakaru elektrofiliem daļiņas ar vienu no oglekļa atomiem, kas vēl nav, tas ir piesaistīts ar negatīvu maksas ap "aromātiskiem sešiem" elektroni.Trešajā posmā elektrofīlu un vienu oglekļa atomu gredzenu ir kopīga pāri elektronu (kovalento saiti).Bet šajā gadījumā ir iznīcināšana "aromātisko seši", kas ir neizdevīgs ziņā panāktu ilgtspējīgu stabilu enerģijas stāvokli.Tur ir parādība, ko var saukt par "atbrīvošanu protonu."Tur šķelšana H +, stabilu sakaru sistēma ir atjaunota, tipisko ainu.Puse satur katjonu grupas ūdeņraža atomu ar benzola gredzenu, un anjonu no otrajā reaģentā.
piemēri aizvietošanas reakcijas organiskās ķīmijas
par alkāniem īpaši tipisku aizvietošanas reakcijas.Piemēri elektrofiliem un nukleofīlā reakciju var izraisīt cikloalkāniem un Arènes.Līdzīgi reakcijas molekulām organisko vielu ir normālos apstākļos, bet parasti - un, karsējot klātbūtnē katalizatoru.Ar kopējiem un labi izpētījis procesi ietver elektrofiliem aizstāšanu aromātiskā gredzenā.Svarīgākais reakcija no šāda veida:
- nitrēšana benzola ar slāpekļskābi klātbūtnē H2SO4 - seko shēma: C6H6 → C6H5-NO2.
- katalītiskā halogenēšana no benzola, īpaši hlorēšana, ar vienādojumu: C6H6 + Cl2 + HCl → C6H5Cl.
- Aromātiskā sulfonèøana benzola notiek ar "tvaicēšanas" sērskābi, benzols sulfonskābes veidlapas.
- Alkilēšana - aizstāšana ūdeņraža atoma no benzola gredzenā ar alkilgrupu.
- acilèøana - veidošanos ketonu.
- Formylation - aizvietojot ūdeņraža uz CHO grupu un veidošanās aldehīdu.
aizvietošanas reakcijas ietver reakciju piesātināti kurā halogēniem uzbrukums pieejamo C-H saiti.Derivatizācijas var būt saistīta ar nomainot vienu, divus vai visus no ūdeņraža atomiem piesātināto ogļūdeņražu un naftēnus.Daudzi galogenoalkanov ar mazu molekulāro svaru, tiek izmantotas ražošanā sarežģītākām vielas, kas pieder pie dažādām klasēm.Sasniegumi pētījumā reakcijas mehānismu aizstāšanas, deva spēcīgu impulsu uz sintēzes attīstību, kuras pamatā alkāniem, cikloparafīnu, arēnām un halogenēto ogļūdeņražu.
