5. КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Органические реакции классифицируют по нескольким признакам. По типу разрыва связи в субстрате реакции бывают:

1) радикальные, 2) ионные, 3) синхронные.

Примером радикальных реакций является образование хлорпроизводных метана, где действующим началом является радикал (Сl*), образующийся в результате гомолитического разрыва связи «СlСl». hv

Cl2 → 2Cl•

Cl• + CH4 →CH3• + HCl

CH3• + Cl2 →CH3Cl + Cl•

В зависимости от природы реагента ионные реакции бывают

электрофильными и нуклеофильными. Электрофильные и нуклеофиль-

ные реагенты образуются за счет гетеролитического разрыва связи с образованием ионов:

E Y E+ + Y-

Электрофильные реагенты-это

•положительно заряженные частицы, катионы,

•нейтральные молекулы, имеющие свободную орбиталь на внешнем электронном уровне

Нуклеофильные реагенты – это:

•анионы, отрицательно заряженные частицы (OH–, Cl–, RCOO–, RO–, HS–, RS–)

•нейтральныемолекулы, содержащиегетероатомыснеподеленной парой электронов на внешнем энергетическом уровне,

•молекулы, содержащие π-связь

67

Синхронные или согласованные реакции протекают без участия радикалов или ионов:

бутадиен 1,3 (диен) этилен циклогексен

Примерами таких реакций являются реакции Дильса-Альдера (или диеновогосинтеза),гдеразрывимеющихсясвязейиобразованиеновых связей происходит одновременно.

Большинство органических реакций происходит без изменения углеродного скелета.

Органические реакции классифицируют с учетом:

•характера реагента (радикальные, ионные, синхронные),

•результата реакции,

•числа молекул, принимающих участие в элементарном акте реакции (мономолекулярные, бимолекулярные, тримолекулярные).

Учитывая все вышесказанное, различают реакции:

I)Замещения (S) - радикального (SR), нуклеофильного (SN) или электрофильного (SE).

II)Присоединения (A) – нуклеофильного (AN), электрофильного (AE) или радикального (AR).

III)Отщепления или элиминирования (Е1и E2).

IV) Реакции перегруппировки (кето-енольная таутомерия).

V)Реакции окисления-восстановления.

68

5.1 Механизмы органических реакций

Путь, по которому осуществляется переход от исходных веществ к конечным продуктам, называется механизмом реакции. Большую часть информации о механизме химических реакций дает исследование кинетики, например, влияния на скорость реакции таких факторов, как концентрация реагента, температура, природа растворителя и т.д. При помощи этих исследований можно вывести уравнение скорости реакции. Если реакция протекает в несколько стадий, то скоростьопределяющей или лимитирующей стадией является самая медленная стадия.

5.2 Механизм и стереохимия реакций присоединения калкенам(AE)

Реакции присоединения к алкенам протекают поэтапно по месту двойной связи (по ионному механизму), с образованием продукта присоединения. Для алкенов характерны реакции присоединения галогенов, гидрирования, гидрогалогенирования, гидратации.

Реакция гидрогалогенирования, присоединения (HX) к алкенам идет по механизму электрофильного присоединения с образованием галогенопроизводного алкана:

Процесс протекает в две стадии. В первой стадии образуется более стабильный карбкатион. Первая стадия является медленной, лимитирующей стадией процесса.

ГалогенированиеалкеновпроисходитпоAE механизму,однакообразованию карбкатиона предшествует образованиеπ-комплекса (Рис. 5.1).

69

π-комплекс σ-комплекс 1,2-дибромэтан (карбкатион)

Рис. 5.1 Галогенирование алкенов по AE механизму

К возникшему карбониевому (в данном случае) бромониевому катиону присоединяется отрицательный ион галогена и получается 1,2- дибромэтан. Установлено, что гидрогалогенирование и галогенирование алкенов являются реакциями трансили антиприсоединения.

5.2.1 Гидратация алкенов. Роль кислотного катализатора

Реакция присоединения воды по месту кратной связи без кислотного катализатора невозможна, поскольку вода является слабым электролитомиеемолекулавыступаетвкачественуклеофила.Поэтому гидратацияалкеновпротекаетпотипуэлектрофильногоприсоединения в присутствии каталитических количеств сильных неорганических кислот с образованием промежуточного π-комплекса (Рис.5.2).

π-комплекс σ-комплекс

(карбкатион)

Рис. 5.2 Схема реакции присоединения воды по месту кратной связи

70