На основе связывания или удаления структурных элементов (направление реакции)
Замещение(символ S от англ. Substitution) – из исходной молекулы за счет разрыва связей удаляется атом или группа атомов и вместо них присоединяется новая атомная группа:
Присоединение(символ Ad от англ. Addition) – к углеродному скелету исходной молекулы присоединяются атомы или группа атомов:
Отщепление (элиминирование,от англ. Elimination) – исходная молекула отщепляет группу атомов:
Перегруппировка(изомеризация):
Перициклические – многочисленная группа реакций, при которых реорганизация, перестройка связей происходит по периметру циклической структуры, образованной атомами, непосредственно участвующими в формировании переходного состояния:
Одним из обязательных критериев отнесения реакции к перициклическим является её согласованность (одностадийность, синхронность). К данному типу реакций относятся электроциклические реакции, сигматропные перегруппировки и часть реакций циклоприсоединения (или циклораспада).
Примерами электроциклических реакций являются образование циклобутена и циклогексадиена. Характерно, что в подобных реакциях замыкание цикла происходит за счет разрыва концевых p - связей исходной сопряженной системы, поэтому в конечном продукте число p - связей уменьшается на 1.
Сигматропная перегруппировка обязательно включает разрыв s - связи в исходной молекуле и образование новой s - связи между ранее несвязанными атомами:
К реакциям циклоприсоединения относятся такие, в которых две и более непредельные молекулы, соединяясь, образуют одну циклическую структуру, в которой число кратных связей меньше, чем в исходных:
Каждая из перечисленных реакций может протекать по конкретному механизму. Описание химической реакции по стадиям называется механизмом. Следовательно, механизм реакции –это последовательность элементарных стадий, через которые осуществляется данная реакция.
Важным критерием при определении механизма реакции является тип разрыва химической связи в исходной молекуле. Различают гомолитический и гетеролитический типы разрыва связи.
При гомолитическом расщеплении связи образуются частицы, имеющие неспаренный электрон и называемые радикалами. Примером такого разрыва связи является образование метильного радикала при взаимодействии метана с атомарным хлором:
При гетеролитическом расщеплении связи образуются электрически заряженные частицы. Связующая пара электронов остается у одной из частиц, которая приобретает отрицательный заряд. Вторая частица отщепляется в виде положительного иона:
Частицы, несущие отрицательный заряд (например, OH-, CN-, I-) или имеющие электроноизбыточный центр (например, кислород в H2O, азот в NH3), называются нуклеофилами (символ Nu или N). По существу нуклеофилами считаются любые атомы или группы атомов, которые могут быть донорами электронной пары, т.е. являются основаниями Льюиса.
Положительно заряженные частицы (H+; NO+; NO2+; Br+), или фрагменты молекул, испытывающий дефицит электронной плотности (атом углерода в карбонильной группе и т.д.), называются электро-филами (символ E). Таким образом, электрофильная частица может акцептировать электронную пару, т.е. является кислотой Льюиса.