Классификация реакций органических соединений. Реакция механизма

1.

Классификация реакций
органических соединений
Реакция механизма

2.

Классификация реакций органических
соединений
Реакции отщепления
(элиминирования)
Реакции присоединения
Реакции замещения
Реакции
перегруппировки
(изомеризации)

3.

Реакции отщепления (элиминирования)
Реакции элиминирования – это реакции, в ходе которых из молекулы органического соединения удаляются два атома
или группы атомов с образованием кратной связи.
Виды элиминирования по механизму
1. Механизм E1 (мономолекулярное элиминирование)
Протекает в две стадии:
1. Образование карбокатиона (медленная стадия).
2. Отщепление протона (H⁺) и образование кратной связи.
Характерен для третичных и вторичных соединений.
Факторы, способствующие E1:
Полярные растворители (например, вода, спирты)
Стабильные карбокатионы.
Высокая температура.
2. Механизм E2 (бимолекулярное элиминирование)
Протекает в одну стадию (одновременное удаление протона
и уходящей группы).
Характерен для первичных и вторичных соединений.
Факторы, способствующие E2:
Присутствие сильного основания.
Высокая температура.
Использование неполярных растворителей.
Специфические виды элиминирования
1. Дегидрогалогенирование (удаление галогена и водорода)
Протекает под действием щелочей или спиртовых растворов.
2. Дегидратация спиртов (удаление воды)
Протекает под действием кислоты и нагревания.
3. Дегидрирование (удаление водорода)
Осуществляется при нагревании с катализатором.
4. Правило Зайцева
При элиминировании водород чаще удаляется от наиболее
замещенного атома углерода, что приводит к образованию
наиболее стабильного алкена.

4.

Реакции замещения
Реакции замещения – это реакции, в которых один атом или группа атомов в молекуле органического
соединения замещается другим атомом или группой.
Виды замещения по механизму
1. Нуклеофильное замещение (SN)
В реакции участвует нуклеофил (частица с неподеленной парой электронов, способная атаковать
положительно заряженный центр). Чаще всего происходит у соединений с полярной связью.
Механизмы SN1 и SN2:
Механизм SN1 (мономолекулярное замещение) протекает в две стадии:
Образование карбокатиона (медленная стадия).
Присоединение нуклеофила (быстрая стадия).
Характерен для третичных и некоторых вторичных галогеналканов.
Факторы, способствующие SN1:
Полярные растворители (например, вода, спирты).
Стабильные карбокатионы.
Механизм SN2 (бимолекулярное замещение) протекает в одну стадию (нуклеофил атакует молекулу, а
уходящая группа покидает её одновременно).
Характерен для первичных и некоторых вторичных галогеналканов.
Факторы, способствующие SN2:
Использование сильных нуклеофилов.
Использование неполярных растворителей.

5.

Электрофильное замещение (SE)
В реакции участвует электрофил (частица, способная принимать электроны).
Характерен для аренов и его производных.
Основные реакции SE:
Галогенирование, Нитрование, Сульфирование, Алкилирование (реакция Фриделя-Крафтса)
Радикальное замещение (SR)
Происходит с участием свободных радикалов. Характерен для алканов и некоторых других
соединений.
Протекает в три стадии:
1. Инициация – образование радикалов.
2. Развитие цепи – атака радикала на молекулу.
3. Обрыв цепи – рекомбинация радикалов.
Факторы, способствующие SR:
Ультрафиолетовое излучение или высокая температура.
Наличие газообразного хлора или брома.

6.

Механизм
Тип реагента
Где протекает
Типичное
соединение
Условия
SN1
Нуклеофил
В полярной среде
Третичные
галогеналканы
Полярные
растворители
SN2
Нуклеофил
В неполярной среде
Первичные
галогеналканы
Сильные
нуклеофилы
SE
Электрофил
В ароматических
соединениях
Бензол и его
производные
Кислотные
катализаторы
SR
Свободный радикал
В алканах
Алканы, галогены
Свет или высокая
температура

7.

Реакции присоединения
Реакции присоединения – это реакции, в которых к соединению с кратными связями (двойной или тройной)
присоединяются атомы или группы атомов, приводя к насыщению связи.
Виды присоединения по механизму
1. Электрофильное присоединение (AE)
Характерно для соединений с π-связями (алкены,
алкины, ареновидные системы). В реакции участвуют
электрофилы – частицы, способные принимать
электроны. Реакция протекает через образование
карбокатиона.
Правило Марковникова:
Протон (H⁺) присоединяется к тому атому углерода,
который содержит больше водородов, а отрицательная
часть реагента – к более замещенному углероду.
Другие примеры AE: Галогенирование, Гидратация,
Гидрогалогенирование.
2. Нуклеофильное присоединение (AN)
Характерно для соединений с электрофильными
центрами, например, карбонильных соединений
(альдегиды, кетоны). В реакции участвуют нуклеофилы
– частицы, способные отдавать электроны. Протекает
через образование тетрагидрического промежуточного
соединения.
Другие примеры AN: Присоединение воды к
альдегидам и кетонам, Присоединение аммиака.
3. Радикальное присоединение (SR)
Характерно для реакций, проходящих через
свободнорадикальный механизм. Обычно
наблюдается при присоединении галогеноводородов в
присутствии перекисей (антипод Марковникова –
правило Хараша).
Другие примеры SR: Присоединение хлора к алкенам
при УФ-облучении, Гидроборирование алкенов с
последующим окислением.

8.

Класс соединения
Тип присоединения
Пример реакции
Алкены
Электрофильное (AE)
Гидрогалогенирование
CH2=CH2+HBr
Алкины
Электрофильное (AE)
Галогенирование
CH≡CH+Br2
Карбонильные соединения
Нуклеофильное (AN)
Гидратация
CH3CHO+H2O
Диены
Электрофильное (AE)
1,2- или 1,4-присоединение
CH2=CH−CH=CH2+HBr
Нитрилы
Нуклеофильное (AN)
Гидролиз
R−CN+H2O

9.

Реакции перегруппировки
(изомеризации)
Виды перегруппировок
1. Структурная (скелетная) изомеризация.
Перестройка углеродного скелета молекулы. Чаще
всего наблюдается в алканах, циклоалканах и аренах.
(н-Бутан → изобутан)
2. Перегруппировки функциональных групп.
Миграция атомов или групп внутри молекулы,
изменяющая тип функциональной группы.
CH3-COCH3⇌CH3C(OH)=CH2 (Таутомерия, Ацетон ↔
Пропенол)
3. Радикальные и ионные перегруппировки.
Протекают через образование карбокатионов,
карбанионов или радикалов.
CH3CH2C+(CH3)2→CH3C+(CH3)CH2CH3
(Перегруппировка Вагнера-Меервейна, Миграция
алкильной группы в карбокатионе)
4. Перегруппировки в гетероатомных соединениях
Включают миграцию гетероатомов (O, N, S) или групп.
RCONH2 Br2/OH− RNH2+CO2 (Перегруппировка
Гофмана, Превращение амидов в амины)