Органические кислоты и основания

План

1. Классификация органических реакций:

а) по характеру изменения связей в реагирующих веществах;

б) по конечному результату (или по направлению) реакции.

2. Кислотно-основные взаимодействия.

1. по характеру изменения связей в реагирующих веществах реакции подразделяют на радикальные и ионные.

а) Радикальные реакции протекают с участием радикалов (R^.) - частиц с неспаренным электроном и образуемых в результате гомолитического разрыва ковалентной связи, например CI: CI → ·CI + ·CI. Для радикалов характерна высокая реакционная активность, реакции с их участием протекают с очень большой скоростью. Примеры радикальных реагентов: ·CI, ·Br, ·J, ·NO₂, ·OH, ·R(алкил) и др.

б) Ионные реакции протекают с участием ионов, образуемых в результате гетеролитического разрыва ковалентной связи: Е: N → Е⁺ +: N^-.

Электрофилы (электро+фил - любящий электрон) (Е): Br⁺, Cl⁺, H⁺, R⁺, NO₂ ⁺ и нейтральные молекулы с электронодефицитным центром - SO₃, BF₃, соли алюминия, цинка, железа (III) и др. Электрофил представляет незаполненные, вакантные орбитали для образования ковалентной связи.

Нуклеофилы (нуклеос+фил - любящий протон) (N): Hal^-, OH^-, RO^-, RS^-, RCOO^-, R^-, CN^- и нейтральные молекулы с неподеленной электронной парой, например H₂O:, ROH,: NH₃, RNH₂ и др.За счет пары электронов нуклеофил способен образовывать новую ковалентную связь.

2. по конечному результату (или по направлению) реакции подразделяют:

а) реакции присоединения - символ А (анг.-addition).Присоединение реагента к субстрату происходит по π -связям или по σ -связям циклических структур (размыкание цикла), в результате реакций образуются новые ковалентные σ -связи. Реакции присоединения могут быть электрофильными (А_Е):

нуклеофильными (А_N):

радикальными А_R:

.

Реакции присоединения водорода называют гидрированием, воды - гидратацией, галогенов - галогенированием (хлорирование, бромирование и т.д.), галогеноводородов - гидрогалогенированием и др.

б) реакции замещения - символ S (анг.-substitution).Замещение происходит по σ -связям субстрата, в результате реакций образуются новые ковалентные σ -связи. Реакции замещения могут быть электрофильными (S_Е):

нуклеофильными (S_N):

Н₃С^{δ +}-О^{δ -} H + Н^{δ +}-Cl^{δ -} → Н₃С-Cl + HОН,

радикальными (S_R):

Н₃С-H + Cl-Cl → Н₃С-Cl + HCl.

в) реакции отщепления или элиминирования - символ Е (анг.- elimiation). Отщепление происходит по σ -связям субстрата. В результате α, ß -отщепления образуются новые π -связи, в результате α, γ - или α, δ -отщепления образуются новые ковалентные σ -связи циклических соединений.

Например:

СI-СН₂-СН₂-СН₂-СI + Zn→ + Zn СI₂

Реакции отщепления водорода называют де гидрированием, воды - де гидратацией, галогенов - де галогенированием (де хлорирование, де бромирование и т.д.), галогеноводородов - де гидрогалогенированием и др.

г) перегруппировки. В процессе перегруппировок внутри молекулы происходит миграция атома или групп атомов от одного атома к другому. Например:

д) окислительно-восстановительные. Окислительно-восстановительный характер органических реакций определяют иначе по сравнению с неорганическими реакциями. Так, окисление - образование новых связей углерода с атомами более электроотрицательных элементов (галогены, кислород, азот, сера и т.д.), иногда в реакциях этого типа число атомов водорода в продукте реакции может уменьшаться. Например:

СН₃-СН₂-ОН + [О] → СН₃-СН=О

Восстановление - образование новых связей С-Н, при этом часто число атомов водорода в продукте реакции увеличивается. Например:

СН₃-СН=СН-СН₃ + Н₂ → СН₃-СН₂-СН₂-СН₃

е) по числу реагирующих частиц. Большинство органических реакций состоят из нескольких последовательных или параллельных элементарных стадий. В зависимости от числа частиц, участвующих в скорость-определяющей стадии (самой медленной или лимитирующей ), различают мономолекулярные и бимолекулярные реакции. Например, реакции мономолекулярного и бимолекулярного нуклеофильного замещения (символы S_N1 и S_N2), мономолекулярного и бимолекулярного отщепления (символы Е1 и Е2) и др.