Органические ионы и радикалы
Органические катионы, анионы и свободные радикалы являются неустойчивыми промежуточными частицами. Относительная устойчивость и, следовательно, вероятность образования той или иной частицы определяются возможностью рассредоточения (делокализации) заряда в ионе или неспаренного электрона в радикале. Чем больше рассредоточен заряд в ионе или неспаренный электрон в радикале, тем меньшим запасом энергии обладают эти частицы и тем они стабильнее. Возможность делокализации электронов в ионе или радикале зависит от их строения и определяется влиянием атомов и атомных групп (электронными эффектами заместителей), связанных с атомом, несущим заряд или неспаренный электрон. От устойчивости промежуточных частиц зависит направление реакции. Чем ниже энергия промежуточной частицы (т.е. больше устойчивость), тем меньше энергия активации ее образования. Это в значительной степени определяет направление реакции в соответствии с правилом: реакция идет через образование наиболее устойчивых промежуточных частиц.
Радикальные реакции. Реакции, в которых происходит гомолитический разрыв связей и образуются свободно-радикальные промежуточные частицы, называются радикальными реакциями. Пример - реакция радикального замещения при хлорировании метана: Общая схема реакции: CH4 + Cl2 ® CH3Cl + HCl
Стадии процесса: Cl2 ® 2 Cl· (на свету)
Механизм радикального замещения обозначается символом SR (по первым буквам английских терминов: S – substitution [замещение], R – radical [радикал]). Реакции с участием свободных радикалов характерны для соединений с неполярными и слабополярными связями. Такие связи (например, C–C, C–H, Cl–Cl, O–O и т.п.) склонны к гомолитическому разрыву.
Условия проведения радикальных реакций: 1) повышенная температура (часто реакцию проводят в газовой фазе), 2) действие света или радиоактивного излучения, 3) присутствие соединений - источников свободных радикалов (инициаторов), 4)неполярные растворители.
Ионные реакции. Реакции, в которых происходит гетеролитический разрыв связей и образуются промежуточные частицы ионного типа, называются ионными реакциями. Такие реакции характерны для соединений с полярными связями (C-O, C-N, C-Cl) и связями с высокой поляризуемостью (C=C, C=C-C=C, C=O и т.п.), благодаря их склонности к гетеролитическому разрыву. Пример ионной реакции - гидролиз 2-метил-2-хлорпропана (триметилхлорметана, трет-бутилхлорида) Общая схема реакции: (CH3)3C-Cl + H2O ® (CH3)3C-OH + HCl Стадии процесса: Органические катионы и анионы - неустойчивые промежуточные частицы. В отличие от неорганических ионов, постоянно присутствующих в водных растворах и расплавах, они возникают только в момент реакции и сразу же вступают в дальнейшие превращения.
Условия ионных реакций: 1) невысокая температура; 2) полярные растворители, способные к сольватации образующихся ионов. Действие света или радиоактивного излучения не влияет на скорость ионных реакций. По характеру реагента, действующего на молекулу, ионные реакции делятся на электрофильные и нуклеофильные.
Электрофильные реакции. Электрофильной называется реакция, в которой молекула органического вещества подвергается действию электрофильного реагента. Электрофильные ("любящие электроны") реагенты или электрофилы - это частицы (катионы или молекулы), имеющие свободную орбиталь на внешнем электронном уровне. Примеры электрофильных частиц: H+, CH3+ и другие карбокатионы, NO2+, ZnCl2, AlCl3. 5.3.1.1. Электрофильное присоединение. CH2=CH2 + HCl ® CH3CH2Cl (электрофил - H+ в составе HCl) Стадии: I. CH2=CH2 + Hd+-Cld- ® CH3CH2+ + Cl- (медленная) II. CH3CH2+ + Cl-® CH3CH2Cl (быстрая) Механизм электрофильного присоединения обозначается символом AE (по первым буквам английских терминов: A – addition [присоединение], E – electrophile [электрофил]).
Электрофильное замещение C6H6 + NO2+ ® C6H5NO2 + H+(электрофил - NO2+) Катион NO2+ образуется в смеси конц. кислот HNO3 и H2SO4. Обозначение механизма - SE (S – substitution [замещение]).
Нуклеофильные реакции Нуклеофильнойназывается реакция, в которой молекула органического вещества подвергается действию нуклеофильного реагента. Нуклеофильные ("любящие ядро") реагенты, или нуклеофилы - это частицы (анионы или молекулы), имеющие неподеленную пару электронов на внешнем электронном уровне. Примеры нуклеофильных частиц: OH-, Cl-, Br-, CN-, H2O, CH3OH, NH3.
Благодаря подвижности p-электронов, нуклеофильными свойствами обладают также молекулы, содержащие p-связи: CH2=CH2, CH2=CH–CH=CH2, C6H6 и т.п. (Между прочим, это объясняет, почему этилен CH2=CH2 и бензол C6H6, имея неполярные углерод-углеродные связи, вступают в ионные реакции с электрофильными реагентами).
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1873)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |