Mga mekanismo ng mga organikong reaksyon
| Pangalan ng parameter | Ibig sabihin |
| Paksa ng artikulo: | Mga mekanismo ng mga organikong reaksyon |
| Rubric (temang kategorya) | Edukasyon |
Pag-uuri ng reaksyon
Mayroong apat na pangunahing uri ng mga reaksyon kung saan lumahok ang mga organikong compound: pagpapalit (displacement), karagdagan, pag-aalis (cleavage), muling pagsasaayos.
3.1 Mga reaksyon ng pagpapalit
Sa mga reaksyon ng unang uri, ang pagpapalit ay kadalasang nangyayari sa carbon atom, ngunit ang substituted atom ay dapat na isang hydrogen atom o ilang iba pang atom o grupo ng mga atomo. Sa electrophilic substitution, kadalasang pinapalitan ang hydrogen atom; isang halimbawa ay ang klasikal na aromatic substitution:
Sa pagpapalit ng nucleophilic, mas madalas na hindi ang hydrogen atom ang pinapalitan, ngunit ang iba pang mga atomo, halimbawa:
NC - + R−Br → NC−R +BR -
3.2 Mga reaksyon sa karagdagan
Ang mga reaksyon ng karagdagan ay electrophilic, nucleophilic, o radical, depende sa uri ng mga particle na nagpasimula ng proseso. Ang attachment sa ordinaryong carbon-carbon double bond ay kadalasang hinihimok ng isang electrophile o isang radical. Halimbawa, ang pagdaragdag ng HBr
maaaring magsimula sa pag-atake sa double bond ng H + proton o ng Br· radical.
3.3 Mga reaksyon sa pag-aalis
Ang mga reaksyon sa pag-aalis ay mahalagang kabaligtaran ng mga reaksyon sa karagdagan; ang pinakakaraniwang uri ng naturang reaksyon ay ang pag-aalis ng isang hydrogen atom at isa pang atom o grupo mula sa mga kalapit na carbon atoms upang bumuo ng mga alkenes:
3.4 Muling pagsasaayos ng mga reaksyon
Ang mga muling pagsasaayos ay maaari ding mangyari sa pamamagitan ng mga intermediate na mga cation, anion, o radical; kadalasan ang mga reaksyong ito ay nagpapatuloy sa pagbuo ng mga karbokasyon o iba pang mga particle na kulang sa elektron. Ang mga muling pagsasaayos ay maaaring may kasamang makabuluhang muling pagsasaayos ng carbon skeleton. Ang aktwal na hakbang sa muling pagsasaayos sa mga naturang reaksyon ay madalas na sinusundan ng mga hakbang sa pagpapalit, pagdaragdag, o pag-aalis na humahantong sa pagbuo ng isang matatag na produkto.
Ang isang detalyadong paglalarawan ng isang kemikal na reaksyon sa pamamagitan ng mga yugto ay karaniwang tinatawag na isang mekanismo. Mula sa isang elektronikong pananaw, ang mekanismo ng isang kemikal na reaksyon ay nauunawaan bilang isang paraan ng pagsira ng mga covalent bond sa mga molekula at isang pagkakasunud-sunod ng mga estado kung saan ang mga tumutugon na sangkap ay dumaan bago ma-convert sa mga produkto ng reaksyon.
4.1 Mga libreng radikal na reaksyon
Mga reaksyon ng libreng radikal - ϶ᴛᴏ mga proseso ng kemikal, kung saan nakikilahok ang mga molekula na may hindi magkapares na mga electron. Ang ilang mga aspeto ng mga libreng radikal na reaksyon ay natatangi kumpara sa iba pang mga uri ng mga reaksyon. Ang pangunahing pagkakaiba ay ang maraming mga libreng radikal na reaksyon ay mga reaksyon ng kadena. Nangangahulugan ito na mayroong isang mekanismo kung saan maraming mga molekula ang na-convert sa isang produkto sa pamamagitan ng paulit-ulit na proseso na sinimulan ng paglikha ng isang solong reaktibong species. Ang isang tipikal na halimbawa ay inilalarawan gamit ang sumusunod na hypothetical na mekanismo:
Ang yugto kung saan nabuo ang reaksyong intermediate, sa kasong ito A·, karaniwang tinatawag na pagsisimula. Ang yugtong ito ay nagaganap sa panahon mataas na temperatura, sa ilalim ng pagkilos ng UV o peroxide, sa mga non-polar solvents. Ang susunod na apat na equation sa halimbawang ito ay inuulit ang pagkakasunod-sunod ng dalawang reaksyon; kinakatawan nila ang yugto ng pag-unlad ng kadena. chain reactions nailalarawan sa pamamagitan ng haba ng kadena na tumutugma sa bilang ng mga yugto ng pag-unlad bawat yugto ng pagsisimula. Ang ikalawang yugto ay nagpapatuloy sa sabay-sabay na synthesis ng tambalan at pagbuo ng isang bagong radikal, na nagpapatuloy sa kadena ng mga pagbabago. Huling yugto ay isang hakbang sa pagwawakas ng kadena na kinabibilangan ng anumang reaksyon kung saan nawasak ang isa sa mga intermediate ng reaksyon na kinakailangan para sa pagpapalaganap ng kadena. Ang mas maraming yugto ng pagwawakas ng kadena, nagiging mas maikli ang haba ng kadena.
Ang mga libreng radikal na reaksyon ay nagpapatuloy: 1) sa liwanag, sa mataas na temperatura o sa pagkakaroon ng mga radikal, na nabuo sa panahon ng agnas ng iba pang mga sangkap; 2) pinipigilan ng mga sangkap na madaling tumugon sa mga libreng radikal; 3) magpatuloy sa non-polar solvents o sa vapor phase; 4) madalas na may autocatalytic at induction period bago magsimula ang reaksyon; 5) kinetically sila ay chain.
Ang mga radikal na reaksyon ng pagpapalit ay katangian ng mga alkanes, at ang mga radikal na reaksyon ng karagdagan ay katangian ng mga alkenes at alkynes.
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
CH 3 -CH \u003d CH 2 + HBr → CH 3 -CH 2 -CH 2 Br
CH 3 -C≡CH + HCl → CH 3 -CH=CHCl
Ang kumbinasyon ng mga libreng radical sa bawat isa at ang pagwawakas ng kadena ay nangyayari pangunahin sa mga dingding ng reaktor.
Ang mga reaksyon kung saan heterolytic Ang pagkalagot ng mga bono at ang pagbuo ng mga intermediate na particle ng ionic na uri ay tinatawag na ionic reactions.
Ang mga reaksyon ng ionic ay nagpapatuloy: 1) sa pagkakaroon ng mga katalista (mga acid o base at hindi apektado ng liwanag o mga libreng radikal, lalo na, na nagmumula sa pagkabulok ng mga peroxide); 2) ay hindi apektado ng libreng radical scavengers; 3) ang likas na katangian ng solvent ay nakakaapekto sa kurso ng reaksyon; 4) bihirang mangyari sa yugto ng singaw; 5) kinetically, ang mga ito ay pangunahing mga reaksyon ng una o pangalawang pagkakasunud-sunod.
Ayon sa likas na katangian ng reagent ͵ kumikilos sa molekula, ang mga ionic na reaksyon ay nahahati sa electrophilic At nucleophilic. Ang mga reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic ay katangian ng alkyl at aryl halides,
CH 3 Cl + H 2 O → CH 3 OH + HCl
C 6 H 5 -Cl + H 2 O → C 6 H 5 -OH + HCl
C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O
C 2 H 5 NH 2 + CH 3 Cl → CH 3 -NH-C 2 H 5 + HCl
electrophilic substitution - para sa mga alkanes sa pagkakaroon ng mga catalyst
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH (CH 3) -CH 2 -CH 3
at mga arena.
C 6 H 6 + HNO 3 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O
Ang mga reaksiyong pagdaragdag ng electrophilic ay katangian ng mga alkenes
CH 3 -CH \u003d CH 2 + Br 2 → CH 3 -CHBr-CH 2 Br
at alkynes
CH≡CH + Cl 2 → CHCl=CHCl
nucleophilic karagdagan - para sa alkynes.
CH 3 -C≡CH + C 2 H 5 OH + NaOH → CH 3 -C (OC 2 H 5) = CH 2
Mga mekanismo ng mga organikong reaksyon - konsepto at uri. Pag-uuri at tampok ng kategoryang "Mga mekanismo ng mga organikong reaksyon" 2017, 2018.
Kapag umaagos mga reaksiyong kemikal may pagkasira ng ilan at ang paglitaw ng iba. Ang mga reaksiyong kemikal ay karaniwang nahahati sa organic at inorganic. Ang mga organikong reaksyon ay itinuturing na mga reaksyon kung saan ang isa sa mga reaksyon ay isang organikong tambalan na nagbabago nito istraktura ng molekular sa panahon ng reaksyon. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga organikong reaksyon at di-organikong mga reaksyon ay, bilang panuntunan, ang mga molekula ay nakikilahok sa kanila. Ang rate ng naturang mga reaksyon ay mababa, at ang ani ng produkto ay karaniwang 50-80%. Upang mapataas ang rate ng reaksyon, ginagamit ang mga katalista, ang temperatura o presyon ay nadagdagan. Susunod, isaalang-alang ang mga uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika.
Pag-uuri ayon sa likas na katangian ng mga pagbabagong kemikal
- Mga reaksyon ng pagpapalit
- Mga reaksyon sa karagdagan
- Reaksyon ng isomerization at muling pagsasaayos
- Mga reaksyon ng oksihenasyon
- Mga reaksyon ng agnas
Mga reaksyon ng pagpapalit
Sa panahon ng mga reaksyon ng pagpapalit, ang isang atom o grupo ng mga atomo sa paunang molekula ay pinapalitan ng iba pang mga atomo o grupo ng mga atomo, na bumubuo ng isang bagong molekula. Bilang isang patakaran, ang mga naturang reaksyon ay katangian ng saturated at aromatic hydrocarbons, halimbawa:
Mga reaksyon sa karagdagan
Sa kurso ng mga reaksyon ng karagdagan, ang isang molekula ng isang bagong tambalan ay nabuo mula sa dalawa o higit pang mga molekula ng mga sangkap. Ang ganitong mga reaksyon ay katangian ng mga unsaturated compound. Mayroong mga reaksyon ng hydrogenation (pagbawas), halogenation, hydrohalogenation, hydration, polymerization, atbp.:
- hydrogenation- pagdaragdag ng isang molekula ng hydrogen:
Reaksyon ng pag-aalis (cleavage)
Bilang resulta ng mga reaksyon ng cleavage, nawawalan ng mga atomo o grupo ng mga atomo ang mga organikong molekula, at nabuo ang isang bagong substansiya na naglalaman ng isa o higit pang maramihang mga bono. Kasama sa mga reaksyon sa pag-aalis ang mga reaksyon dehydrogenation, dehydration, dehydrohalogenation at iba pa.:
Mga reaksyon ng isomerization at muling pagsasaayos
Sa kurso ng naturang mga reaksyon, nangyayari ang intramolecular rearrangement, i.e. ang paglipat ng mga atomo o grupo ng mga atomo mula sa isang bahagi ng molekula patungo sa isa pa nang hindi binabago ang molecular formula ng sangkap na nakikilahok sa reaksyon, halimbawa:
Mga reaksyon ng oksihenasyon
Bilang resulta ng pagkakalantad sa isang oxidizing reagent, ang antas ng oksihenasyon ng carbon sa isang organikong atom, molekula o ion ay tumataas dahil sa donasyon ng mga electron, bilang isang resulta kung saan nabuo ang isang bagong tambalan: 
Mga reaksyon ng condensation at polycondensation
Binubuo ang mga ito sa pakikipag-ugnayan ng ilang (dalawa o higit pa) na mga organikong compound na may pagbuo ng mga bago. Mga ugnayan ng C-C at mababang molecular weight compound:
Ang polycondensation ay ang pagbuo ng isang polymer molecule mula sa mga monomer na naglalaman ng mga functional group na may paglabas ng isang mababang molekular weight compound. Hindi tulad ng reaksyon ng polymerization, na nagreresulta sa pagbuo ng isang polimer na may komposisyon na katulad ng monomer, bilang isang resulta ng mga reaksyon ng polycondensation, ang komposisyon ng nabuo na polimer ay naiiba sa monomer nito:
Mga reaksyon ng agnas
Ito ang proseso ng paghahati ng isang kumplikadong organikong tambalan sa hindi gaanong kumplikado o simpleng mga sangkap:
C 18 H 38 → C 9 H 18 + C 9 H 20
Pag-uuri ng mga reaksiyong kemikal ayon sa mga mekanismo
Ang paglitaw ng mga reaksyon sa pagkasira ng mga covalent bond sa mga organikong compound ay posible sa pamamagitan ng dalawang mekanismo (i.e., ang landas na humahantong sa pagkasira ng lumang bono at pagbuo ng bago) - heterolytic (ionic) at homolytic (radical).
Heterolytic (ionic) na mekanismo
Sa mga reaksyon na nagpapatuloy ayon sa heterolytic na mekanismo, ang mga intermediate na particle ng ionic na uri na may sisingilin na carbon atom ay nabuo. Ang mga particle na may positibong singil ay tinatawag na mga carbocation, at ang isang negatibong singil ay tinatawag na carbanion. Sa kasong ito, walang pahinga sa karaniwang pares ng elektron, ngunit ang paglipat nito sa isa sa mga atomo, na may pagbuo ng isang ion: 
Malakas na polar, halimbawa, H–O, C–O, at madaling mapolarize, halimbawa, ang mga bono ng C–Br, C–I ay nagpapakita ng pagkahilig sa heterolytic cleavage.
Ang mga reaksyon na nagpapatuloy ayon sa heterolytic na mekanismo ay nahahati sa nucleophilic at electrophilic mga reaksyon. Ang isang reagent na mayroong isang pares ng elektron upang bumuo ng isang bono ay tinatawag na nucleophilic o electron donor. Halimbawa, HO -, RO -, Cl -, RCOO -, CN -, R -, NH 2, H 2 O, NH 3, C 2 H 5 OH, alkenes, arenes.
Isang reagent na may hindi napuno na shell ng elektron at nakakabit ng isang pares ng mga electron sa proseso ng pagbuo ng isang bagong bono. Ang mga sumusunod na cation ay tinatawag na electrophilic reagents: H +, R 3 C +, AlCl 3, ZnCl 2, SO 3 , BF 3, R-Cl, R 2 C=O
Mga reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic
Mga katangian para sa alkyl at aryl halides: 
Mga reaksyon sa pagdaragdag ng nucleophilic 
Mga reaksyon ng pagpapalit ng electrophilic
Mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic 
Homolytic (radikal na mekanismo)
Sa mga reaksyon na nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng homolytic (radical), sa unang yugto, ang covalent bond ay nasira sa pagbuo ng mga radical. Dagdag pa, ang nabuong libreng radikal ay kumikilos bilang isang umaatakeng reagent. Ang cleavage ng bono sa pamamagitan ng isang radikal na mekanismo ay katangian ng non-polar o low-polarity na covalent bond (C–C, N–N, C–H).
Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng radikal na pagpapalit at radikal na mga reaksyon ng karagdagan
Mga reaksyon ng radikal na pagpapalit
katangian ng alkanes 
Mga reaksyon ng radikal na karagdagan
katangian ng alkenes at alkynes 
Kaya, isinasaalang-alang namin ang mga pangunahing uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika
Mga kategorya,Ang lahat ng mga kemikal na reaksyon ay sinamahan ng pagkasira ng ilang mga bono at pagbuo ng iba. Sa prinsipyo, ang mga organikong reaksyon ay sumusunod sa parehong mga batas tulad ng mga hindi organikong, ngunit mayroon silang isang kalidad na pagka-orihinal.
Kaya, kung ang mga ion ay karaniwang nakikibahagi sa mga di-organikong reaksyon, ang mga molekula ay nakikibahagi sa mga organikong reaksyon.
Ang mga reaksyon ay nagpapatuloy nang mas mabagal, sa maraming mga kaso na nangangailangan ng isang katalista, o pagpili ng mga panlabas na kondisyon (temperatura, presyon).
Hindi tulad ng mga di-organikong reaksyon, na nagpapatuloy nang hindi malabo, karamihan sa mga organikong reaksyon ay sinamahan ng isa o ibang dami ng masamang reaksyon. Sa kasong ito, ang ani ng pangunahing produkto ay madalas na hindi lalampas sa 50%, ngunit nangyayari na ang ani ay mas mababa pa. Ngunit sa ilang mga kaso, ang reaksyon ay maaaring magpatuloy sa dami, i.e. na may 100% na ani. Dahil sa ang katunayan na ang komposisyon ng mga produkto ay hindi maliwanag sa organikong kimika, ang mga equation ng mga reaksiyong kemikal ay bihirang ginagamit. Kadalasan, ang isang scheme ng reaksyon ay nakasulat kung saan ang mga panimulang materyales at ang pangunahing produkto ng reaksyon ay makikita, at sa halip na ang "=" sign sa pagitan ng kanan at kaliwang bahagi ng scheme, "" o ang reversibility sign ay ginagamit.
Mayroong dalawang mga diskarte sa pag-uuri ng mga organikong reaksyon: ayon sa kalikasan mga pagbabagong kemikal at ang kanilang mga mekanismo.
Ayon sa likas na katangian ng mga pagbabagong kemikal, mayroong:
|
Mga reaksyon ng pagpapalit (S - mula sa Ingles. Pagpapalit - pagpapalit) |
Ang isang atom o grupo ng mga atomo ay pinapalitan ng isa pang atom o grupo ng mga atomo: |
|
Mga reaksyon sa pagdaragdag (Ad - mula sa Ingles. Pagdaragdag - pag-access) |
Dalawa o higit pang mga molekula ang bumubuo ng isang bagong substansiya. Ang attachment ay napupunta, bilang panuntunan, sa pamamagitan ng maraming mga bono (doble, triple): |
|
Mga reaksyon sa eliminasyon (E - mula sa English. Elimination - elimination, removal) |
Mga reaksyon ng mga derivatives ng hydrocarbons kung saan ang functional group ay nahahati kasama ng mga hydrogen atoms upang bumuo ng isang -bond (doble, triple): |
|
Regroupings (Rg - mula sa English. Re-grouping - regrouping) |
Mga reaksyon ng intramolecular ng muling pamamahagi ng density ng elektron at mga atomo: (Favorsky rearrangement). |
Pag-uuri ng mga organikong reaksyon ayon sa mekanismo ng paglitaw.
Ang mekanismo ng isang kemikal na reaksyon ay ang landas na humahantong sa pagkasira ng isang lumang bono at pagbuo ng isang bago.
Mayroong dalawang mga mekanismo para sa pagsira ng isang covalent bond:
1. Heterolytic (ionic). Sa kasong ito, ang bonding electron pair ay ganap na pumasa sa isa sa mga bonded atoms:
2. Homolytic (radikal). Ang karaniwang pares ng elektron ay nahahati sa kalahati sa pagbuo ng dalawang particle na may mga libreng valence - mga radikal:
Ang likas na katangian ng mekanismo ng pagkabulok ay tinutukoy ng uri ng umaatake na particle (reagent). May tatlong uri ng reagents sa organic chemistry.
1. Nucleophilic reagents (N - mula sa Latin na Nucleophilic - pagkakaroon ng affinity para sa nucleus).
Mga partikulo (mga atom, grupo, neutral na molekula) na naglalaman ng labis na densidad ng elektron. Nahahati sila sa malakas, katamtamang lakas at mahina. Ang lakas ng isang nucleophile ay isang kamag-anak na konsepto, depende sa mga kondisyon ng reaksyon (solvent polarity). Sa polar solvents malakas na nucleophiles: , pati na rin ang mga neutral na molekula na may hindi nakabahaging mga pares ng elektron (sa mga nonbonding orbital) . Katamtamang lakas ng mga nucleophile: . Mahinang nucleophile: anion ng mga malakas na acid - pati na rin ang mga phenol at aromatic amines.
2. Electrophilic reagents (E - mula sa lat. Electrophilic - pagkakaroon ng affinity para sa isang electron).
Mga particle (mga atom, grupo, neutral na molekula) na may positibong singil o isang bakanteng orbital, bilang resulta kung saan mayroon silang affinity para sa mga particle na may negatibong charge o isang pares ng elektron. Sa numero malakas na electrophile isama ang isang proton, mga metal cations (lalo na ang mga multiply charged), mga molekula na may bakanteng orbital sa isa sa mga atomo (Lewis acids) -, mga molekulang acid na naglalaman ng oxygen na may mataas na singil sa isang na-oxidized na atom ().
Madalas na nangyayari na ang isang molekula ay naglalaman ng ilang mga sentro ng reaksyon, at magkaibang kalikasan, - at nucleophilic at electrophilic.
3. Mga Radikal (R).
Depende sa uri ng reagent at ang ruta ng heterolytic bond cleavage, iba't ibang mga produkto ang nabuo sa molekula ng substrate. Ito ay maaaring kinakatawan sa mga pangkalahatang termino:
Ang mga reaksyong nagpapatuloy ayon sa gayong mga scheme ay tinatawag na electrophilic substitution reactions (SE), dahil ang reaksyon ay mahalagang kapalit, at ang umaatakeng ahente ay isang electrophilic particle.
Ang mga reaksyong nagpapatuloy ayon sa gayong mga iskema ay tinatawag na nucleophilic substitution reactions (SN), dahil ang reaksyon ay mahalagang kapalit, at ang umaatakeng ahente ay isang nucleophilic species.
Kung ang umaatakeng ahente ay isang radikal, ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng isang radikal na mekanismo.
Pag-uuri ng mga reaksyon Ayon sa bilang ng mga inisyal at panghuling sangkap: 1. Accession 2. Elimination (elimination) 3. Substitution
Pag-uuri ng mga reaksyon Ayon sa mekanismo ng pagkasira ng bono: 1. Homolytic (radical) radical 2. Heterolytic (ionic) ions
Mekanismo ng reaksyon - isang detalyadong paglalarawan ng isang kemikal na reaksyon sa pamamagitan ng mga yugto, na nagpapahiwatig ng mga intermediate na produkto at particle. Skema ng reaksyon: Mekanismo ng reaksyon:
Pag-uuri ng mga reaksyon ayon sa uri ng mga reagents 1. Radikal Ang radical ay isang chemically active na particle na may hindi magkapares na electron. 2. Electtrophilic Ang electrophile ay isang electron-deficient na particle o molekula na may electron-deficient atom. 3. Nucleophilic Ang nucleophile ay isang anion o isang neutral na molekula na may isang atom na may hindi nakabahaging pares ng elektron.
Mga uri ng kemikal na bono sa organikong bagay ax Ang pangunahing uri ng bono ay covalent (hindi gaanong karaniwan ay ionic) Sigma-bond (σ-): Pi-bond (-)
ALKANE - aliphatic (mataba) hydrocarbons "Alifatos" - langis, taba (Griyego). Cn. H 2 n+2 Limitasyon, saturated hydrocarbons
homologous na serye: CH 4 - methane C 2 H 6 - ethane C 3 H 8 - propane C 4 H 10 - butane C 5 H 12 - pentane, atbp. C 6 H 14 - hexane C 7 H 16 - heptane C 8 H 18 - octane C 9 H 20 - none C 10 H 22 - decane at C 390 H 782 - nonocontactictan (1985)
Atomic Orbital Model ng Methane Molecule Sa methane molecule, ang carbon atom ay wala nang S- at P-orbitals! Ang 4 na hybrid na SP 3 orbital nito, na katumbas ng enerhiya at hugis, ay bumubuo ng 4 na bono sa mga S orbital ng hydrogen atom. H H 4 -mga bono
Reaksyon ng nitrasyon Konovalov Dmitry Petrovich (1856 -1928) 1880. Ang unang matagumpay na pagtatangka na buhayin ang "patay na kemikal", na itinuturing na mga alkanes. Natagpuan ang mga kondisyon para sa nitrasyon ng mga alkanes. kanin. Pinagmulan: http: //images. yandex. ru.
Mga katangian ng kemikal I. Mga reaksyon na may pagkaputol ng mga bono ng C-H (mga reaksyon ng pagpapalit): 1. halogenation 2. nitration 3. sulfochlorination II. Mga reaksyon na may pagkaputol ng mga C-C bond: 1. pagkasunog 2. pag-crack 3. isomerization
Paano makahanap ng isang chemist? Kung gusto mong maghanap ng chemist, itanong kung ano ang nunal at non-ionized. At kung magsisimula siyang magsalita tungkol sa mga fur na hayop at samahan ng paggawa, kalmadong umalis. Manunulat ng fiction, popularizer ng agham na si Isaac Asimov (1920–1992) Fig. Pinagmulan: http: //images. yandex. ru.
1. Reaksyon ng halogenation Chlorination: RH + Cl 2 hv RCl + HCl Bromination: RH + Br 2 hv RBr + HBr Halimbawa, methane chlorination: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl
Mga yugto ng mekanismo ng free-radical Reaction scheme: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl Reaction mechanism: I. Chain initiation - ang yugto ng pagbuo ng free radicals. Cl Cl 2 Cl Ang radical ay isang aktibong particle, ang nagpasimula ng reaksyon. – – Ang entablado ay nangangailangan ng enerhiya sa anyo ng pag-init o pag-iilaw. Ang mga kasunod na hakbang ay maaaring magpatuloy sa dilim, nang walang pag-init.
Mga yugto ng mekanismo ng free-radical II. Ang paglago ng kadena ay ang pangunahing yugto. CH 4 + Cl HCl + CH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl Ang yugto ay maaaring magsama ng ilang mga substage, bawat isa ay bumubuo ng isang bagong radikal, ngunit hindi H !!! Sa II, ang pangunahing yugto, ang pangunahing produkto ay kinakailangang nabuo!
Mga yugto ng mekanismo ng free-radical III. Ang pagwawakas ng kadena ay ang recombination ng mga radical. Cl + Cl Cl 2 Cl + CH 3 CH 3 Cl CH 3 + CH 3 CH 3 -CH 3 Anumang dalawang radikal na pagsamahin.
Selectivity ng pagpapalit Selectivity - selectivity. Regioselectivity - selectivity sa isang tiyak na lugar ng mga reaksyon. Halimbawa, halogenation selectivity: 45% 3% Konklusyon? 55% 97%
Ang selectivity ng halogenation ay nakasalalay sa mga sumusunod na salik: Mga kondisyon ng reaksyon. Sa mababang temperatura ay mas pinipili. kalikasan ng halogen. Kung mas aktibo ang halogen, hindi gaanong pumipili ang reaksyon. Ang F 2 ay tumutugon nang napakalakas, kasama ang pagkasira ng mga C-C bond. Ang I 2 ay hindi tumutugon sa mga alkane sa ilalim ng mga kundisyong ito. Ang istraktura ng isang alkane.
Impluwensya ng istraktura ng alkane sa pagpili ng pagpapalit. Kung ang mga carbon atom sa alkane ay hindi pantay, kung gayon ang pagpapalit para sa bawat isa sa kanila ay kasama ibang bilis. medyo. rate ng reaksyon ng pagpapalit atom H Pangalawa atom H tert. H atom chlorination 1 3, 9 5, 1 bromination 1 82 1600 Konklusyon?
Ang detatsment ng isang tertiary hydrogen atom ay nangangailangan ng mas kaunting enerhiya kaysa sa detatsment ng pangalawang at pangunahin! Alkane formula Resulta ng homolysis ED, k. J / mol CH 4 CH 3 + H 435 CH 3 - CH 3 C 2 H 5 + H 410 CH 3 CH 2 CH 3 (CH 3) 2 CH + H 395 (CH 3) 3 CH (CH 3) 3 C + H 377
Direksyon ng mga reaksyon Anumang reaksyon ay nagpapatuloy na pangunahin sa direksyon ng pagbuo ng isang mas matatag na intermediate na particle!
Ang isang intermediate na particle sa mga radikal na reaksyon ay isang libreng radikal. Ang pinaka-matatag na radikal ay nabuo nang pinakamadaling! Radical stability series: R 3 C > R 2 CH > RCH 2 > CH 3 Ang mga grupo ng alkyl ay nagpapakita ng electron-donor effect, dahil sa kung saan pinapatatag nila ang radical
Sulfochlorination reaction Reaction scheme: RH + Cl 2 + SO 2 RSO 2 Cl + HCl Reaction mechanism: 1. Cl Cl 2 Cl 2. RH + Cl R + HCl R + SO 2 RSO 2 + Cl 2 RSO 2 Cl + Cl etc 3 2 Cl Cl 2 atbp.
Ang reaksyon ni Konovalov D.P. Nitration ayon kay Konovalov ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagkilos ng dilute nitric acid sa temperatura na 140 o. C. Skema ng reaksyon: RH + HNO 3 RNO 2 + H 2 O
Ang mekanismo ng reaksyon ng Konovalov HNO 3 N 2 O 4 1. N 2 O 4 2 NO 2 2. RH + NO 2 R + HNO 2 R + HNO 3 RNO 2 + OH RH + OH R + H 2 O, atbp. 3 .Open circuit.
Ang mga alkenes ay unsaturated hydrocarbons na may isang C=C Cn bond. H 2 n C \u003d C - functional group mga alkenes
Mga kemikal na katangian ng alkenes pangkalahatang katangian Ang mga alkenes ay isang reaktibong klase ng mga compound. Pumapasok sila sa maraming reaksyon, karamihan sa mga ito ay dahil sa pagkasira ng isang hindi gaanong malakas na pi bond. Е С-С (σ-) ~ 350 KJ/mol Е С=С (-) ~ 260 KJ/mol
Karaniwang reaksyon Ang pagdaragdag ay ang pinaka uri ng katangian mga reaksyon. Ang double bond ay isang electron donor, kaya malamang na magdagdag ito ng: E - mga electrophile, cation o radicals
Mga halimbawa ng electrophilic addition reactions 1. Addition of halogens - Hindi lahat ng halogens ay idinaragdag, ngunit tanging chlorine at bromine lamang! – Ang polarization ng isang neutral na halogen molecule ay maaaring mangyari sa ilalim ng pagkilos ng isang polar solvent o sa ilalim ng pagkilos ng double bond ng isang alkene. Ang red-brown solution ng bromine ay nagiging walang kulay
Electrophilic karagdagan Ang mga reaksyon ay nagpapatuloy sa temperatura ng silid at hindi nangangailangan ng pag-iilaw. Ionic na mekanismo. Skema ng reaksyon: XY \u003d Cl 2, Br 2, HCl, HBr, HI, H 2 O
Sigma - ang complex ay isang carbocation - isang particle na may positibong singil sa isang carbon atom. Kung ang iba pang mga anion ay naroroon sa medium ng reaksyon, maaari rin silang ilakip sa carbocation.
Halimbawa, ang pagdaragdag ng bromine na natunaw sa tubig. Ang qualitative reaction na ito para sa double C=C bond ay nagpapatuloy sa decolorization ng bromine solution at pagbuo ng dalawang produkto:
Pagdaragdag sa unsymmetrical alkenes Regioselectivity ng karagdagan! Ang panuntunan ni Markovnikov (1869): ang mga acid at tubig ay idinaragdag sa mga hindi simetriko alkenes sa paraang idinaragdag ang hydrogen sa mas hydrogenated na carbon atom.
Markovnikov Vladimir Vasilyevich (1837 - 1904) Nagtapos ng Kazan University. Mula noong 1869 - Propesor ng Kagawaran ng Chemistry. Nagtatag ng paaralang pang-agham. kanin. Pinagmulan: http: //images. yandex. ru.
Paliwanag ng panuntunan ni Markovnikov Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng pagbuo ng pinaka-matatag na intermediate na particle - carbocation. pangunahing sekundarya, mas matatag
Serye ng katatagan ng mga carbocation: tertiary secondary primary methyl Markovnikov's rule modernong salita: ang pagdaragdag ng isang proton sa isang alkene ay nangyayari sa pagbuo ng isang mas matatag na carbocation.
Anti-Markovnikov karagdagan CF 3 -CH=CH 2 + HBr CF 3 -CH 2 Br Pormal, ang reaksyon ay sumasalungat sa panuntunan ni Markovnikov. CF 3 - electron-withdrawing substituent Iba pang mga electron-withdrawing agent: NO 2, SO 3 H, COOH, halogens, atbp.
Anti-Markovnikov karagdagan mas matatag hindi matatag CF 3 - electron acceptor, destabilizes carbocation Ang reaksyon ay pormal na sumasalungat sa panuntunan ni Markovnikov. Sa katunayan, ito ay sumusunod, habang ito ay dumadaan sa isang mas matatag na carbocation.
Harash peroxide effect X CH 3 -CH \u003d CH 2 + HBr CH 3 -CH 2 Br X \u003d O 2, H 2 O 2, ROOR Mekanismo ng libreng radical: 1. H 2 O 2 2 OH + HBr H 2 O + Br 2. CH 3 -CH \u003d CH 2 + Br CH 3 -CH -CH 2 Br ay isang mas matatag na radical CH 3 -CH -CH 2 Br + HBr CH 3 -CH 2 Br + Br, atbp. 3. Anuman dalawang radikal ang konektado sa pagitan mo.
Electrophilic na karagdagan 3. Hydration - pagdaragdag ng tubig - Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pagkakaroon ng mga acid catalyst, kadalasan ito ay - sulpuriko acid. Ang reaksyon ay sumusunod sa panuntunan ni Markovnikov. Murang paraan upang makakuha ng mga alak
Sa pagsusulit, hiniling ng Academician na si Ivan Alekseevich Kablukov ang mag-aaral na sabihin kung paano nakuha ang hydrogen sa laboratoryo. "Mercury," sagot niya. "Paano ito" mula sa mercury? ! Kadalasan sinasabi nila "mula sa zinc", ngunit mula sa mercury - ito ay isang bagay na orihinal. Sumulat ng reaksyon. Sumulat ang mag-aaral: Hg \u003d H + g At sinabi: "Ang mercury ay pinainit; ito ay nabubulok sa H at g. Ang H ay hydrogen, ito ay magaan at samakatuwid ay lumilipad palayo, at ang g ay ang acceleration ng gravity, heavy, remains. "Para sa ganoong sagot, kailangan mong ilagay ang" lima, "sabi ni Kablukov. - Magtala tayo. Yung "lima" lang din muna ang iinit ko. Ang "tatlo" ay lilipad, at ang "dalawa" ay nananatili.
Dalawang chemist sa laboratoryo: - Vasya, ilagay ang iyong kamay sa basong ito. - Nahulog ko. - May nararamdaman ka ba? - Hindi. - Kaya sulfuric acid sa isa pang baso.
Aromatic hydrocarbons Aromatic - mabango? ? mga aromatic compound- ito ay benzene at mga sangkap na kahawig nito sa pag-uugali ng kemikal!
Mga uri ng mga reaksiyong kemikal sa inorganic at organic na kimika.
1. Ang isang kemikal na reaksyon ay isang proseso kung saan ang iba pang mga sangkap ay nabuo mula sa isang sangkap. Depende sa likas na katangian ng proseso, ang mga uri ng mga reaksiyong kemikal ay nakikilala.
1) Ni pagtatapos na resulta
2) Sa batayan ng paglabas o pagsipsip ng init
3) Batay sa reversibility ng reaksyon
4) Sa batayan ng pagbabago sa antas ng oksihenasyon ng mga atomo na bumubuo sa mga reactant
Ayon sa huling resulta, ang mga reaksyon ay ang mga sumusunod na uri:
A) Pagpapalit: RH+Cl 2 → RCl+HCl
B) Pag-akyat: CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → CH 2 Cl-CH 2 Cl
C) Cleavage: CH 3 -CH 2 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O
D) Pagkabulok: CH 4 → C + 2H 2
D) Isomerization
E) Pagpapalitan
G) Mga Koneksyon
Reaksyon ng agnas Isang proseso kung saan ang dalawa o higit pang mga sangkap ay nabuo mula sa isang sangkap.
Palitan ng reaksyon tinatawag na proseso kung saan ang mga reactant ay nagpapalitan ng mga sangkap.
Mga reaksyon ng pagpapalit magpatuloy sa pakikilahok ng simple at kumplikadong sangkap, bilang isang resulta, ang mga bagong simple at kumplikadong mga sangkap ay nabuo.
Ang resulta tambalang reaksyon isang bagong substance ang nabuo mula sa dalawa o higit pang substance.
Sa batayan ng paglabas o pagsipsip ng init ng reaksyon, mayroong mga sumusunod na uri:
A) exothermic
B) Endothermic
Exothermic - Ito ay mga reaksyon na naglalabas ng init.
Endothermic ay mga reaksyong sumisipsip ng init mula sa kapaligiran.
Sa batayan ng reversibility, ang mga reaksyon ay ang mga sumusunod na uri:
A) nababaligtad
B) hindi maibabalik
Ang mga reaksyon na nagpapatuloy sa isang direksyon lamang at nagtatapos sa kumpletong pag-convert ng mga unang reactant sa mga huling sangkap ay tinatawag hindi maibabalik.
nababaligtad Ang mga reaksyon ay tinatawag na mga na sabay na nagpapatuloy sa dalawang magkasalungat na direksyon.
Batay sa pagbabago sa estado ng oksihenasyon ng mga atomo na bumubuo sa mga reactant, ang mga reaksyon ay nasa mga sumusunod na uri:
A) redox
Ang mga reaksyong nagaganap sa pagbabago sa estado ng oksihenasyon ng mga atomo (kung saan ang mga electron ay naglilipat mula sa isang atomo, molekula o ion patungo sa iba) ay tinatawag redox.
2. Ayon sa mekanismo ng reaksyon, nahahati sila sa ionic at radical.
Mga reaksyon ng ionic– pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ion dahil sa heterolytic cleavage kemikal na dumidikit(isang pares ng mga electron ay napupunta sa isa sa mga "fragment").
Ang mga ionic na reaksyon ay may dalawang uri (ayon sa uri ng reagent):
A) electrophilic - sa panahon ng reaksyon sa isang electrophile.
electrophile- isang pagpapangkat na may mga libreng orbital para sa ilang mga atom, o mga sentro na may pinababang density ng elektron (halimbawa: H +, Cl - o AlCl 3)
B) Nucleophilic - sa kurso ng pakikipag-ugnayan sa isang nucleophile
Nucleophile - isang negatibong sisingilin na ion o molekula na may hindi nakabahaging pares ng elektron (hindi kasama sa kasalukuyan sa pagbuo ng isang kemikal na bono).
(Mga Halimbawa: F - , Cl - , RO - , I -).
Mga totoong proseso ng kemikal, sa loob lamang mga bihirang kaso maaaring ilarawan sa pamamagitan ng mga simpleng mekanismo. Ang isang detalyadong pagsusuri ng mga proseso ng kemikal mula sa isang molecular kinetic point of view ay nagpapakita na ang karamihan sa mga ito ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng isang radical chain mechanism, isang tampok ng chain p-tions ay ang pagbuo ng mga free radical sa mga intermediate na yugto (hindi matatag na mga fragment ng mga molekula o mga atomo na may isang maikling buhay, lahat ay may libreng koneksyon.
Ang mga proseso ng pagkasunog, pagsabog, oksihenasyon, mga reaksiyong photochemical, mga reaksiyong biochemical sa mga buhay na organismo ay nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng kadena.
May ilang yugto ang mga chain district:
1) chain nucleation - ang yugto ng chain p-tion, bilang isang resulta kung saan ang mga libreng radical ay lumabas mula sa mga molekula ng valence-saturated.
2) ang pagpapatuloy ng chain - ang yugto ng circuit ng distrito, nagpapatuloy sa pangangalaga kabuuang bilang libreng yugto.
3) pagkasira ng kadena - isang elementarya na yugto ng mga kadena ng p-tion na humahantong sa pagkawala ng mga libreng bono.
May mga branched at unbranched chain reactions.
Ang isa sa pinakamahalagang konsepto ng kadena ay haba ng kadena- ang average na bilang ng mga elementarya na yugto ng pagpapatuloy ng chain pagkatapos ng paglitaw ng isang libreng radical hanggang sa mawala ito.
Halimbawa: Hydrogen Chloride Synthesis
1) m-la CL 2 sumisipsip ng isang dami ng enerhiya at isang imahe ng 2 radical: CL 2 + hv \u003d CL * + CL *
2) ang aktibong particle ay pinagsama sa m-molecule H 2 na bumubuo ng hydrochloric acid at ang aktibong particle H 2: CL 1 + H 2 \u003d HCL + H *
3)CL 1 +H 2 =HCL+CL * atbp.
6) H * + CL * \u003d HCL - bukas na circuit.
Branched na mekanismo:
F * + H 2 \u003d HF + H *, atbp.
F * + H 2 \u003d HF + H *, atbp.
Sa tubig, ito ay mas mahirap - OH*, O* radicals at H* radicals ay nabuo.
Mga reaksyong nagaganap sa ilalim ng pagkilos ng ionizing radiation: X-ray, cathode ray at iba pa - tinatawag na radiochemical.
Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula na may radiation, ang pagkabulok ng mga molekula ay sinusunod sa pagbuo ng pinaka-reaktibong mga particle.
Ang ganitong mga reaksyon ay nag-aambag sa recombination ng mga particle, at ang pagbuo ng mga sangkap sa kanilang iba't ibang mga kumbinasyon.
Halimbawa - hydrazine N 2 H 4 - bahagi rocket fuel. SA Kamakailan lamang Ang mga pagtatangka ay ginagawa upang makakuha ng hydrazine mula sa ammonia bilang resulta ng pagkakalantad sa γ-ray:
NH 3 → NH 2 * + H *
2NH 2 * → N 2 H 4
Ang mga reaksiyong radiochemical, tulad ng radiolysis ng tubig, ay mayroon kahalagahan para sa buhay ng mga organismo.
Panitikan:
1. Akhmetov, N.S. Pangkalahatan at di-organikong kimika/ N.S. Akhmetov. - 3rd ed. - M .: Mas mataas na paaralan, 2000. - 743 p.
- Korovin N.V. Pangkalahatang kimika / N.V. Korovin. - M.: Mas mataas na paaralan, 2006. - 557 p.
- Kuzmenko N.E. Maikling Kurso Chemistry / N.E. Kuzmenko, V.V. Eremin, V.A. Popkov. - M.: Higher School, 2002. - 415 p.
- Zaitsev, O.S. Pangkalahatang kimika. Istraktura ng mga sangkap at mga reaksiyong kemikal / O.S. Zaytsev. – M.: Chemistry, 1990.
- Karapetyants, M.Kh. Ang istraktura ng bagay / M.Kh. Karapetyants, S.I. Drakin. - M .: Mas Mataas na Paaralan, 1981.
- Cotton F. Mga Batayan ng inorganic na kimika / F. Cotton, J. Wilkinson. – M.: Mir, 1981.
- Ugay, Ya.A. Pangkalahatan at hindi organikong kimika / Ya.A.Ugai. - M .: Mas mataas na paaralan, 1997.