Szubsztitúciós reakciók

A szubsztitúciós reakciók olyan kémiai reakciók , amelyek során a kémiai vegyületet alkotó egyes funkciós csoportok más csoportokká változnak . A helyettesítési reakciókat az angol "S" betű jelöli .

A helyettesítési reakciók általános képe:

${\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y\!\!-\!\!Z}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X\! \!-\!\!Z}}$

Általában az egyik reagenst, amelyben a helyettesítés megtörténik ( "RX" ), szubsztrátnak , a másikat ( "YZ" ) pedig támadó reagensnek nevezik . Az "X" csoportot kilépésnek, az "Y" csoportot pedig belépőnek [1] nevezzük .

A szubsztitúciós reakcióra példa a metán fotolitikus klórozása :

A kötéshasítás módjától függően a szubsztitúciós reakciókat homolitikus (gyökös) és heterolitikus reakciókra osztják. Ez utóbbiakat pedig a támadó reagens típusa miatt nukleofil vagy elektrofil reakcióknak nevezik [2] .

A szerves kémiában a szubsztitúciós reakciók rendkívül fontosak. Egy tipikus reakciómechanizmus részletes tanulmányozása lehetővé teszi, hogy ne csak konkrét reagensek esetén előre jelezzük annak eredményét, hanem képet kapjunk a lefolyásának optimális hőmérsékleti feltételeiről, az oldószer vagy a lehetséges katalizátor kiválasztásáról.

Nukleofil szubsztitúciós reakciók

A nukleofil szubsztitúciós reakciókban a támadó részecske a nukleofil , azaz egy negatív töltésű részecske vagy egy szabad elektronpárral rendelkező részecske . A kilépő csoportot nukleofúgnak nevezzük .

A nukleofil szubsztitúciós reakciók inkább az alifás rendszerekre jellemzőek.

A nukleofil szubsztitúciós reakciók általános képe:

${\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y^{-}}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X^{-}} }$

A nukleofil szubsztitúciós reakciókat " SN " -vel jelöljük . Általában az alifás ( S N ) és aromás ( S N Ar ) nukleofil szubsztitúciós reakciókat választják el egymástól.

A nukleofil szubsztitúciós reakciók kétféle mechanizmusa a leggyakoribb [3] :

S N 1 - monomolekuláris nukleofil szubsztitúció: kétlépcsős folyamat - az első (lassú) szakaszban egy köztes karbokation képződik , amely a második (gyors) szakaszban reagál a nukleofillel.
S N 2 - bimolekuláris nukleofil szubsztitúció: egylépéses folyamat, közbenső termék képződése nélkül .

A nukleofil szubsztitúciós reakcióra példa az alkil-halogenidek hidrolízise :

${\mathsf {C_{2}H_{5}\!\!-\!\!Br+OH^{-}}}\rightarrow {\mathsf {C_{2}H_{5}\!\ !-\!\!OH+Br^{-}}}$

A leggyakoribb nukleofil csoportok [4] :

${\mathsf {HO^{-},RO^{-},RCOO^{-},NH_{2}^{-},RNH^{-},R_{2}N^{-}, HS^{-},RS^{-},F^{-},Cl^{-},Br^{-},I^{-}.}}$

${\mathsf {H_{2}O,\NH_{3},\R_{3}N,\R_{2}S,\R_{3}P,\ROH,\RCOOH.))$

Elektrofil szubsztitúciós reakciók

Az elektrofil szubsztitúciós reakciókban a támadó részecske egy elektrofil , azaz egy pozitív töltésű vagy elektronhiányos részecske. A kilépő részecskét elektrofugának nevezzük .

Az elektrofil szubsztitúciós reakciók inkább az aromás rendszerekre jellemzőek.

Az elektrofil szubsztitúciós reakciók általános képe:

${\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y^{+}}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X^{+}}}$

Az elektrofil szubsztitúciós reakciókat "S E " -vel jelöljük .

Az aromás rendszerek esetében csak egy (fő) elektrofil szubsztitúciós mechanizmus létezik S E Ar , amely magában foglalja egy közbenső pozitív töltésű intermedier képződését, amelyben a kilépő csoport a második szakaszban leválik [3] .

Az alifás vegyületeknek S E 1 és S E 2 mechanizmusaik hasonlóak az S N 1 és S N 2 mechanizmusokhoz .

Példa elektrofil szubsztitúciós reakcióra:

A leggyakoribb elektrofil csoportok a következők:

${\mathsf {H^{+},RCO^{+},R^{+},RN_{2}^{+},R_{2}NH^{+},NO_{2}^{ +},Li^{+},Cl^{+},Br^{+},I^{+}.}}$

Radikális helyettesítési reakciók

A gyökös szubsztitúciós reakciókban a támadó fajok a szabad gyökök .

A radikális szubsztitúciós reakciók általános képe:

${\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y}}\cdot \rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X}}\cdot$

A gyökös szubsztitúciós reakciókat " SR " -vel jelöljük .

A gyökös szubsztitúciós reakcióra példa a fenti metán-klórozási reakció.

Jegyzetek

↑ Traven V. F. Organic Chemistry, M .: ICC "Akademkniga", 2004. - ISBN 5-94628-068-6 .
↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/1559.html XuMuK.ru – REAKCIÓCSERE – Kémiai Enciklopédia]
↑ 1 március 2. J. Organic Chemistry, ford. angolból, 2. kötet, - M .: Mir, 1988
↑ Nukleofil és elektrofil reagensek // Nagy Szovjet Enciklopédia : [30 kötetben] / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M . : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978. (Hozzáférés: 2012. október 18.)

Kémiai reakciók a szerves kémiában
Szubsztitúciós reakciók	Nukleofil szubsztitúciós reakciók Elektrofil szubsztitúciós reakciók Radikális helyettesítési reakciók
Addíciós reakciók	Nukleofil addíciós reakciók Elektrofil addíciós reakciók Radikális addíciós reakciók Cikloaddíciós reakciók
Eliminációs reakciók	Heterolitikus eliminációs reakciók Periciklikus eliminációs reakciók Radikális eliminációs reakciók
átrendeződési reakciók	Nukleofil átrendeződések Elektrofil átrendeződések Radikális átrendeződések
Oxidációs és redukciós reakciók	Oxidációs reakciók Helyreállítási reakciók
Egyéb	Névleges reakciók a szerves kémiában