Типы реагентов в органических реакциях

Классификация реакций в органической химии

Реакции радикального замещения в алканах, S_R

Алканы:

· Насыщенные соединения, не могут присоединять другие частицы. Вступают в реакции замещения, S.

· Содержат малополярные С–С и С–Н связи, способные разрываться гомолитически под действием неполярных радикалов, R^·. Разрываются гомолитически пространственно более доступные связи. Следовательно, алканы вступают в реакции радикального замещения водорода S_R.

Механизм реакции SR
1. Инициирование цепи (образование радикала)
2. Рост цепи. На каждой стадии образуется радикал, который реагирует с новой молекулой. Происходит цепная реакция
3. Обрыв цепи. При взаимодействии двух радикалов образуется неактивная молекула

Правило региоселективности лёгкость разрыва связи С–Н уменьшается в ряду:

ЭЛЕКТРОФИЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

	Субстрат		Электрофил, Е

+

Реакции электрофильного присоединения к алкенам, A_E

Алкены:

· Ненасыщенные соединения. Вступают в реакции присоединения по двойной связи.

· В углеродной цепи алкенов имеется отрицательно заряженное объёмное π-электронное облако, которое притягивает электрофил, Е⁺:

Следовательно, для алкенов наиболее характерны реакции присоединения электрофила, А_Е.

Механизм реакции АЕ
1. Образование π-комплекса за счёт электростатического притяжения электрофила к π-электронному облаку
2. Образование карбокатиона за счёт присоединения электрофила к одному из концов двойной связи. При этом ковалентная связь электрофила с атомом углерода образуется за счёт двух электронов π-связи при её гетеролитическом разрыве
3. Присоединение аниона к карбокатиону

ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ К АЛКЕНАМ, А_Е

Реакции электрофильного замещения в ароматических соединениях, S_E.

Арены:

· Имеют единое циклическое π-электронное облако, заряженное отрицательно. Оно притягивает электрофилы, Е⁺.

· В реакциях стремятся сохранить ароматичность, т.е. свое единое электронное облако. Поэтому вступают преимущественно в реакции замещения водорода в бензольном кольце на электрофил, т.е. в реакции S_E.

Механизм реакции SE в бензольном кольце
1. Образование электрофила. Для этого чаще всего нужен катализатор, например, кислота Льюса: AlCl3, AlBr3, FeCl3 - акцепторы пары электронов
2. Образование π-комплекса за счёт электростатического притяжения электрофила к π-электронному облаку бензольного кольца
3. Образование σ-комплекса, т.е. присоединение электрофила к атому углерода за счёт двух электронов π-облака
4. Отщепление протона и возвращение ароматичности

ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В АРОМАТИЧЕСКОМ РЯДУ, S_E

Вопросы для самопроверки «Реакции углеводородов»

Напишите уравнения реакций, указав условия, тип реакции (S_R, A_E, S_E), электронные эффекты заместителей (где необходимо).

Алканы	Алкены	Ароматические соединения
а) фотохлорирование: · 2-метилбутана · метилциклопентана · изопропилбензола   б) пероксидное окисление: · пропана · диэтилового эфира · этилбензола   в) бромирование при УФ-облучении: · толуола · пропена · циклогексена	а) бромирование: · бутена-1 · циклогексена   б) гидрохлорирование: · циклопентена · пропеналя   в) гидратация: · 3-нитропропена · 1-метилциклогексена   г) гидрирование: · пропеновой кислоты · стирола	а) каталитическое хлорирование: · этилбензола · нитробензола   б) нитрование: · фенола · бензолсульфокислоты   в) сульфирование: · анилина · бензойной кислоты   г) алкилирование: · бензальдегида хлорметаном · 2-хлор-пропаном нитробензола	1) бромирование изопропилбензола (2-фенил-пропана): а) при УФ-облучении; б) в присутствии AlCl3   2) образование 2-метилбутена-1 из соответствующего бромуглеводорода и последующую реакцию гидратации этого алкена в кислой среде   3) образование мета-нитро-толуола из бензола

НУКЛЕОФИЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ У НАСЫЩЕННОГО АТОМА УГЛЕРОДА, СВЯЗАННОГО С ГЕТЕРОАТОМОМ, S_N

Реакции алкилирования нуклеофила