Презентация на тему Классификация реакций и реагентов органической химии

X + Y → R – Y + X
Общая

схема:

Общая схема:

2. Реакции замещения:

Пример:

3. Реакции отщепления (элиминирования):

СН2 + H2O
4. Реакции перегруппировки:
транс-изомер
цис-изомер
3. Реакции отщепления (пример):
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ

И РЕАГЕНТОВ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

присоединения характерны только для соединений с кратной связью.
Реакции отщепления

характерны только для соединений с сильно электроотрицательными группировками (HCI, H2O).

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ

I. ПО ИЗМЕНЕНИЮ ЧИСЛА ЧАСТИЦ В ХОДЕ РЕАКЦИЙ

Примечание

РЕАКЦИЙ
II. по электронной природе реагентов.

слабые:
Электрофилы – это частицы, обладающие повышенным сродством к электрону

или с положительно заряженным центром.

ТИПЫ РЕАГЕНТОВ

К ним относятся заряженные частицы (катионы) или нейтральные частицы, обладающие повышенным сродством к электрону.

FeBr3, SbCl5, BF3, ZnCl2 и другие частицы, которые нейтральные

по заряду, но содержат центры с повышенным сродством к электрону (например, атомы элементов, содержащие вакантные орбитали в своей валентной оболочке).

В AlCl3 таким центром является атом алюминия, в FeBr3, SbCl5, BF3, ZnCl2 – атомы железа, сурьмы, бора и цинка, соответственно.

1. ЭЛЕКТРОФИЛЬНЫЕ РЕАГЕНТЫ

СН3 – СН2 – Cl,

СН3 – С = O

хлористый ацетил

этилен

хлористый этил

ЭЛЕКТРОФИЛЬНЫЕ РЕАГЕНТЫ:

Слабые: молекулы, обладающие небольшим сродством к электрону, которое может быть повышено образованием комплексов с сильными электрофилами:

Н+
-
слабый
электрофил
С
H
H
CН3
Cl
+ AlCl3
СН3– СН2+ + AlCl4
Повышение электрофильных свойств

реагентов

сильный
электрофил

слабый

сильный

сильный

ЭЛЕКТРОФИЛЬНЫЕ РЕАГЕНТЫ:

алюминия ACl3 как акцептор электронной пары (сильный электрофил)

ним относятся: ОН− , анионы с высоким сродством к

протону (основания); анионы, являющиеся остатками слабых кислот: ОН−, СН3O− , NH2− , С6H5O− (фенолят ион), СN−, СН3СОO− и другие отрицательно заряженные остатки: H− (гидрид-ион). Кроме того к сильным нуклеофилам относят нейтральные молекулы с неподелённой электронной парой такие, как аммиак, амины, вода, спирты (см. след.)

НУКЛЕОФИЛЫ

Нуклеофилы – это атомы или молекулы, обладающие центрами с избыточной электронной плотностью.

Сl− , Br−, HSO3−, NO3−, CNS−, H2PO42−

и др.

Примеры нейтральных молекул с сильными нуклеофильными свойствами:

СЛАБЫЕ НУКЛЕОФИЛЫ:

НУКЛЕОФИЛЫ

видно из рассмотренных примеров, нуклеофилы в то же время

являются основаниями. Основание – вещество, предоставляющее пару электронов для образования ковалентной связи с протонами (По Льюису).
Таким образом, и основание и нуклеофил – это доноры электронных пар. Следовательно все основания являются нуклеофилами, поэтому следует различать такие свойства, как: основность частицы (сродство к протону), нуклеофильность (способность образовывать связь с электрофильным атомом углерода).

НУКЛЕОФИЛЫ И ОСНОВАНИЯ

– это функция зависящая от основности и поляризуемости.

1. Если

поляризуемость почти не изменяется, т.е когда нуклеофильным центром выступает один и тот же атом, то нуклеофильность есть функция от основности:
Основания в ряду CH3COO− < HO− < CH3O− , где основность возрастает.
Основность = нуклеофильность

CH3COOH > H2О > CH3OH

Классификация реакций и реагентов в органической химии

НУКЛЕОФИЛЬНОСТЬ И ОСНОВНОСТЬ

случае нуклеофильность будет функцией поляризуемости, например, в ряду:

F

− < Cl − < Br − < I −

основность снижается, нуклеофильность падает, т.к. в таком направлении растёт поляризуемость.

3. Радикальные частицы всегда нейтральные, но имеют в наличии неспаренный электрон.
Радикалы – электрически нейтральные частицы.

Классификация реакций и реагентов в органической химии

НУКЛЕОФИЛЬНОСТЬ И ОСНОВНОСТЬ

электрический заряд; их два сорта:
Карбкатионы –

органические ионы, содержащие положительно заряженный атом углерода.

Карбанионы – органические ионы с отрицательно заряженным атомом углерода.

Свободный радикал – атом или группа, имеющие нечетный (неспаренный) электрон. Радикальные частицы – электрически нейтральные частицы

Протекание многих органических реакций сопро-вождается образованием промежуточных продуктов: радикалов и ионов.

(ОБРАЗОВАНИЯ) ИОНОВ И РАДИКАЛОВ:
(X = F, Cl, Br и

др.)

2. – С : Z – С:− + Z+

\ \

/ /

(X = Li, Na, K и др.)

Br : Br Br• + • Br

h٧

3.

H▪ + ▪Br = H–Br

сложный тип, классифицирующий реакции. Он соответствует двум предыдущим.
По результату:

1. Замещение (S) 1.Электрофильные (Е+)

2. Присоединение (A) 2. Нуклеофильные (Nu-)

По электронной природе реагента:

3.Отщепление

3. Радикальные (R)

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ И РЕАГЕНТОВ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

А• + •В
радикалы
Из

схемы видно, что при этом способе связывающая электронная пара делится пополам между партнерами связи.

Гетеролитический (ионный) разрыв ковалентной связи:

А : В А+ + (: В− )

ионы

При гетероциклическом взрыве связующая электронная пара целиком отходит к одному из партнеров, который приобретает отрицательный заряд (-1).

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ И РЕАГЕНТОВ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

органической химии, вступающие в реакцию, подразделяют на субстраты и

реагенты. Какое из двух реагирующих веществ можно считать субстратом, а какое реагентом?
Это соображение удобства. Обычно более сложное вещество называют субстратом (как правило, органическое вещество). Менее сложное – реактивом (неорганическое вещество). Если в реакции 2 органических вещества, то любое из них можно считать субстратом.

реакций по частным признакам.
Реакции называют в честь реагента.

Примеры:

Гидратация

(реакция присоединения воды);

Гидрогалогенирование (реакция присоединения галогеноводорода);

Дегидротация (реакция отщепления воды);

Дегидрогалогенирование (реакция отщепления галогеноводорода) и др.

то которому протекает реакция. Реакция может протекать в одну

стадию, а может быть многостадийной. Данные о механизме реакций получают от изучения скоростей (кинетических исследований). Большое значение имеет стереометрический (пространственный результат реакций).
Если, допустим, что реакция двух веществ A и B протекает в одну стадию А+В=С, то скорость реакции будет определяться как:

Vх.р.= K ∙[А]∙[В],

где К – константа скорости реакции.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ И РЕАГЕНТОВ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

в несколько стадий, то скорость реакции будет определяться по

самой медленной стадии.
Например, реакция между HO:- и СН3Br может идти путём непосредственного взаимодействия:

1) в одну стадию.

HO:- + C H3Br [HOδ−· · · C · · · Brδ −] HO – CH3 + :Br−

В этом случае скорость реакции определяется выражением:
Vх.р.= K*[НО:-]∙[СН3Br]

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ И РЕАГЕНТОВ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

В этом случае скорость реакции будет задаваться выражением:

Vх.р.= K∙[ СН3Br]

Экспериментально установлено, что скорость реакции зависит как от концентрации [СН3Br], так и концентрации [НО:-].
На основании этих данных делаем вывод, что реакция идёт в одну стадию. Изучение скорости позволяет сделать вывод о механизме реакции.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ И РЕАГЕНТОВ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ