Terdapat sistem klasifikasi yang berbeza untuk tindak balas organik, yang berdasarkan ciri-ciri yang berbeza. Antaranya ialah klasifikasi berikut:
- Oleh hasil akhir tindak balas, iaitu perubahan dalam struktur substrat;
- Oleh mekanisme tindak balas, iaitu, mengikut jenis pemecahan ikatan dan jenis reagen.
Bahan yang berinteraksi dalam tindak balas organik terbahagi kepada reagen Dan substrat. Dalam kes ini, reagen dianggap menyerang substrat.
DEFINISI
Reagen- bahan yang bertindak ke atas objek - substrat - dan menyebabkan perubahan dalam ikatan kimia di dalamnya. Reagen dibahagikan kepada radikal, elektrofilik dan nukleofilik.
DEFINISI
Substrat biasanya dianggap sebagai molekul yang menyediakan atom karbon untuk ikatan baru.
KLASIFIKASI TINDAK BALAS MENGIKUT KEPUTUSAN AKHIR (PERUBAHAN DALAM STRUKTUR SUBSTRAT)
Dalam kimia organik, empat jenis tindak balas dibezakan mengikut keputusan akhir dan perubahan dalam struktur substrat: penambahan, penggantian, detasmen, atau penyingkiran(dari bahasa Inggeris untuk menyingkirkan- keluarkan, belah), dan penyusunan semula (isomerisasi)). Pengelasan ini serupa dengan pengelasan tindak balas dalam kimia tak organik mengikut bilangan reagen awal dan bahan terhasil, dengan atau tanpa perubahan dalam komposisi. Pengelasan mengikut keputusan akhir adalah berdasarkan kriteria formal, kerana persamaan stoikiometri, sebagai peraturan, tidak mencerminkan mekanisme tindak balas. Mari kita bandingkan jenis tindak balas dalam kimia tak organik dan kimia organik.
Jenis tindak balas dalam kimia tak organik | Contoh | Jenis tindak balas dalam kimia organik | Kepelbagaian dan contoh Reaksi |
|---|---|---|---|
1. Sambungan | C l2 + H2 = 2 H C l | Menyertai melalui pelbagai sambungan | Penghidrogenan |
Hidrohalogenasi
|
|||
Halogenasi
|
|||
Penghidratan
|
|||
2. Penguraian | 2
H2
O=2 H2
+
O2
| Penghapusan | Penyahhidrogenan
|
Dehidrohalogenasi
|
|||
Dehalogenasi
|
|||
Dehidrasi
|
|||
3. Penggantian | Z n + 2 H C l =ZnCl2+H2 | Penggantian |
|
4. Pertukaran (kes khas - peneutralan) | H2 S O4 + 2 N a O H=N a 2 S O 4 + 2 H 2 O | kes khas - pengesteran |
|
5. Alotropisasi | grafit ⇔ berlian Pmerah⇔ Pputih Pred ⇔P putih Sbelah ketupat.⇔ Splast. Srhomb.⇔Splastik. | Pengisomeran | Pengisomeran alkana
|
n) tanpa menggantikannya dengan yang lain.
Bergantung pada atom mana yang terpecah - yang jiran C–C atau diasingkan oleh dua atau tiga atau lebih atom karbon – C–C–C– C–, –C–C–C–C– C–, sebatian boleh terbentuk dengan ikatan berbilang dan atau sebatian kitaran. Penghapusan hidrogen halida daripada alkil halida atau air daripada alkohol berlaku mengikut peraturan Zaitsev.
DEFINISI
pemerintahan Zaitsev: A atom hidrogen H dikeluarkan daripada atom karbon terhidrogenasi yang paling sedikit.
Sebagai contoh, penyingkiran molekul hidrogen bromida berlaku daripada atom jiran dengan kehadiran alkali, mengakibatkan pembentukan natrium bromida dan air.
DEFINISI
Pengumpulan semula- tindak balas kimia yang mengakibatkan perubahan dalam susunan relatif atom dalam molekul, pergerakan berbilang ikatan atau perubahan dalam kepelbagaiannya.
Penyusunan semula boleh dilakukan sambil mengekalkan komposisi atom molekul (pengisomeran) atau mengubahnya.
DEFINISI
Pengisomeran- kes khas tindak balas penyusunan semula yang membawa kepada perubahan sebatian kimia kepada isomer melalui perubahan struktur dalam rangka karbon.
Penyusunan semula juga boleh berlaku dengan mekanisme homolitik atau heterolitik. Penyusunan semula molekul boleh dikelaskan mengikut pelbagai kriteria, contohnya, mengikut ketepuan sistem, dengan sifat kumpulan yang berhijrah, mengikut stereospecificity, dll. Banyak tindak balas penyusunan semula mempunyai nama tertentu - Penyusunan semula Claisen, penyusunan semula Beckmann, dsb.
Tindak balas pengisomeran digunakan secara meluas dalam proses perindustrian, seperti penapisan petroleum untuk meningkatkan bilangan oktana petrol. Contoh pengisomeran ialah penjelmaan n-oktana kepada isooktana:
KLASIFIKASI TINDAK BALAS ORGANIK MENGIKUT JENIS REAGEN
PUTUS HUBUNG
Pembelahan ikatan dalam sebatian organik boleh menjadi homolitik atau heterolitik. 
DEFINISI
Pembelahan ikatan homolitik- ini adalah jurang akibat setiap atom menerima elektron tidak berpasangan dan dua zarah terbentuk yang mempunyai struktur elektronik yang serupa - bebas radikal.
Pemecahan homolitik adalah ciri nonpolar atau polar lemah ikatan, seperti C–C, Cl–Cl, C–H, dan memerlukan sejumlah besar tenaga.
Radikal yang terhasil, yang mempunyai elektron tidak berpasangan, adalah sangat reaktif, oleh itu proses kimia yang berlaku dengan penyertaan zarah tersebut selalunya bersifat "rantai", ia sukar dikawal, dan tindak balas menghasilkan satu set produk penggantian. . Oleh itu, apabila metana diklorin, hasil penggantian adalah klorometana C H3 C l CH3Cl, diklorometana C H2 C l2 CH2Cl2, kloroform C H C l3 CHCl3 dan karbon tetraklorida C C l4 CCl4. Tindak balas yang melibatkan radikal bebas diteruskan melalui mekanisme pertukaran pembentukan ikatan kimia.
Radikal yang terbentuk semasa pembelahan ikatan tersebut menyebabkan mekanisme radikal perjalanan tindak balas. Tindak balas radikal biasanya berlaku pada suhu tinggi atau sinaran (cth cahaya).
Oleh kerana kereaktifan yang tinggi, radikal bebas boleh memberi kesan negatif pada tubuh manusia, memusnahkan membran sel, menjejaskan DNA dan menyebabkan penuaan pramatang. Proses ini dikaitkan terutamanya dengan peroksidasi lipid, iaitu, pemusnahan struktur asid tak tepu yang membentuk lemak di dalam membran sel.
DEFINISI
Pembelahan ikatan heterolitik- ini ialah jurang di mana pasangan elektron kekal dengan atom yang lebih elektronegatif dan dua zarah bercas terbentuk - ion: kation (positif) dan anion (negatif).
Dalam tindak balas kimia, zarah-zarah ini melaksanakan fungsi " nukleofil"("phil" - daripada gr. jatuh cinta) Dan " elektrofil", membentuk ikatan kimia dengan rakan tindak balas mengikut mekanisme penderma-penerima. Zarah nukleofilik menyediakan pasangan elektron untuk membentuk ikatan baru. Dalam kata lain,
DEFINISI
Nukleofil- reagen kimia yang kaya dengan elektron yang mampu berinteraksi dengan sebatian kekurangan elektron.
Contoh nukleofil ialah sebarang anion ( C l− , saya− , N O− 3 Cl−,I−,NO3− dsb.), serta sebatian yang mempunyai pasangan elektron tunggal ( N H3 , H2 O NH3,H2O).
Oleh itu, apabila ikatan dipecahkan, radikal atau nukleofil dan elektrofil boleh terbentuk. Berdasarkan ini, tiga mekanisme tindak balas organik berlaku.
MEKANISME TINDAK BALAS ORGANIK
Mekanisme radikal bebas: tindak balas dimulakan oleh radikal bebas yang terbentuk apabila pecah homolitik ikatan dalam molekul.
Pilihan yang paling tipikal ialah pembentukan radikal klorin atau bromin semasa penyinaran UV.
1. Penggantian radikal bebas
metana bromometana
Permulaan rantai
Pertumbuhan rantai
Litar terbuka
2. Penambahan radikal bebas
polietilena etena
Mekanisme elektrofilik: tindak balas bermula dengan zarah elektrofilik yang menerima cas positif akibatnya pecah heterolitik komunikasi. Semua elektrofil adalah asid Lewis.
Zarah tersebut terbentuk secara aktif di bawah pengaruh Asid Lewis, yang meningkatkan cas positif zarah. Paling kerap digunakan A l C l3 , F e C l3 , F e B r3 ,ZnC l2 AlCl3,FeCl3,FeBr3,ZnCl2, melaksanakan fungsi mangkin.
Tapak serangan zarah elektrofil ialah bahagian molekul yang telah meningkatkan ketumpatan elektron, iaitu ikatan berganda dan cincin benzena.
Bentuk umum tindak balas penggantian elektrofilik boleh dinyatakan dengan persamaan:
1. Penggantian elektrofilik
benzena bromobenzena
2. Sambungan elektrofilik
propena 2-bromopropana
propyne 1,2-dikloropropena
Penambahan kepada hidrokarbon tak tepu tak simetri berlaku mengikut peraturan Markovnikov.
DEFINISI
Peraturan Markovnikov: tambahan kepada alkena tidak simetri bagi molekul bahan kompleks dengan formula bersyarat HX (di mana X ialah atom halogen atau kumpulan hidroksil OH–), atom hidrogen ditambah kepada atom karbon paling terhidrogenasi (mengandungi atom hidrogen terbanyak) pada ikatan berganda. , dan X paling kurang terhidrogenasi.
Sebagai contoh, penambahan hidrogen klorida HCl kepada molekul propena C H3 – C H = C H2 CH3–CH=CH2.
Tindak balas berlaku melalui mekanisme penambahan elektrofilik. Disebabkan oleh pengaruh pendermaan elektron C H3 CH3-kumpulan, ketumpatan elektron dalam molekul substrat dialihkan ke atom karbon pusat (kesan induktif), dan kemudian di sepanjang sistem ikatan berganda - ke atom karbon terminal C H2 CH2-kumpulan (kesan mesomerik). Oleh itu, lebihan cas negatif disetempatkan tepat pada atom ini. Oleh itu, serangan bermula dengan proton hidrogen H+ H+, iaitu zarah elektrofilik. Ion karbena bercas positif terbentuk [ C H3 – C H − C H3 ] + + , yang mana anion klorin ditambah C l− Cl−.
DEFINISI
Pengecualian kepada peraturan Markovnikov: tindak balas penambahan berterusan terhadap peraturan Markovnikov jika tindak balas melibatkan sebatian di mana atom karbon bersebelahan dengan atom karbon ikatan berganda sebahagiannya menyerap ketumpatan elektron, iaitu, dengan kehadiran substituen yang menunjukkan kesan penarikan elektron yang ketara. (–C C l3 , – C N , – C O O H(–CCl3,–CN,–COOH dan lain-lain).
Mekanisme nukleofilik: tindak balas bermula dengan zarah nukleofilik yang mempunyai cas negatif, terbentuk akibatnya pecah heterolitik komunikasi. Semua nukleofil - asas Lewis.
Dalam tindak balas nukleofilik, reagen (nukleofil) mempunyai pasangan elektron bebas pada salah satu atom dan merupakan molekul neutral atau anion ( H a l– , O H– , R O− , R S– , R C O O– , R– , C N – , H2 O, R O H, N H3 , R N H2 Hal–,OH–,RO−,RS–,RCOO–,R–,CN–,H2O,ROH,NH3,RNH2 dan lain-lain).
Nukleofil menyerang atom dalam substrat dengan ketumpatan elektron paling rendah (iaitu, dengan cas positif separa atau lengkap). Langkah pertama dalam tindak balas penggantian nukleofilik ialah pengionan substrat untuk membentuk karbokation. Dalam kes ini, ikatan baru terbentuk kerana pasangan elektron nukleofil, dan yang lama mengalami pembelahan heterolitik diikuti dengan penyingkiran kation. Contoh tindak balas nukleofilik ialah penggantian nukleofilik (simbol SN SN) pada atom karbon tepu, contohnya hidrolisis alkali derivatif bromo.
1. Penggantian nukleofilik
2. Penambahan nukleofilik
etanal sianohidrin
sumber http://foxford.ru/wiki/himiya
Nukleofilikialah tindak balas di mana reagen menyerang substrat dengan nukleofilnya; ia dilambangkan dengan indeks N (nukleofil).
Dalam tindak balas elektrofilik, reagen biasanya dipanggil elektrofil. Dalam kimia organik, keelektrofilik reagen mencirikan keupayaannya untuk berinteraksi dengan atom karbon substrat yang membawa cas negatif penuh atau separa.
Malah, mekanisme dan hasil sebarang tindak balas elektrofilik-nukleofilik ditentukan bukan sahaja oleh sifat reagen, tetapi juga oleh sifat substrat, produk tindak balas yang terhasil, pelarut dan syarat pelaksanaannya. Oleh itu, pembahagian tindak balas elektrofilik-nukleofilik kepada nukleofilik dan elektrofilik hanya berdasarkan sifat reagen adalah bersyarat. Di samping itu, seperti yang dapat dilihat daripada rajah di atas, dalam tindak balas ini elektrofil dan nukleofil yang terkandung dalam substrat dan reagen sentiasa berinteraksi antara satu sama lain. Dalam banyak tindak balas, hanya satu komponen secara bersyarat boleh dianggap sebagai substrat dan satu lagi reagen.
Reaksi radikal bebas. Pereputan homolitik adalah ciri ikatan non-polar atau kutub rendah. Ia disertai dengan pembentukan radikal bebas - zarah dengan elektron tidak berpasangan.
Homolisis ikatan kovalen boleh dianggap sebagai belahan ikatan ini dengan mekanisme pertukaran. Untuk menjalankan homolisis ikatan, tenaga (haba, cahaya) diperlukan mencukupi untuk memecahkan ikatan ini. Kehadiran elektron yang tidak berpasangan adalah sebab kepada kestabilan radikal bebas yang rendah (jangka hayat dalam kebanyakan kes adalah pecahan sesaat) dan kereaktifan yang tinggi dalam tindak balas radikal bebas. Kehadiran radikal bebas (R0) dalam sistem boleh menyebabkan pembentukan radikal baru kerana interaksinya dengan molekul sedia ada: R0 + A – B → R – A + 0B
Reaksi radikal bebasdisertai dengan interaksi radikal bebas dengan molekul atau antara satu sama lain dengan pembentukan radikal bebas baru (nukleasi atau perkembangan rantai) atau hanya molekul (penamatan rantai).
Reaksi radikal bebas dicirikan oleh mekanisme rantai, yang merangkumi tiga peringkat: permulaan, pembangunan dan penamatan rantai. Tindak balas ini berhenti apabila radikal bebas hilang daripada sistem. Reaksi radikal bebas ditentukan oleh indeks R (radikal).
Zarah radikal, bergantung pada pertalian elektronnya, kedua-duanya boleh menerima elektron (iaitu, menjadi agen pengoksidaan) dan menderma elektron (iaitu, menjadi agen penurunan). Dalam kes ini, pertalian radikal untuk elektron ditentukan bukan sahaja oleh sifatnya, tetapi juga oleh sifat rakan tindak balasnya. Ciri-ciri proses pengoksidaan-pengurangan radikal bebas yang berlaku dalam badan dipertimbangkan secara berasingan apabila menerangkan sifat-sifat kelas sebatian organik tertentu.
Dalam tindak balas pengkompleksan, radikal boleh menjadi agen pengkompleks dan ligan. Dalam kes kompleks pemindahan cas, pembentukan radikal boleh berlaku dalam kompleks disebabkan oleh pengurangan pengoksidaan intramolekul antara agen pengkompleks dan ligan.
Pembentukan radikal paling mudah berlaku semasa homolisis ikatan ringkas nonpolar antara atom unsur yang sama:
C1 2 → C10 + 0С1 HO-OH → СО0 + 0ОН
R-O-O-R" → RO0 + 0OR" R-S-S-R" →RS0 + 0SR"
Homolisis ikatan CH kekutuban rendah menghasilkan radikal alkil di mana elektron tidak berpasangan terletak pada atom karbon. Kestabilan relatif radikal ini bergantung pada jenis penggantian atom karbon yang mengandungi elektron tidak berpasangan, dan peningkatan dalam siri: CH 3< CH 2 R < CHR 2 < CR 3 . Это объясняется положительным индуктивным эффектом алкильных групп, который, повышая электронную плотность на атоме углерода, способствует стабилизации радикала.
Kestabilan radikal bebas meningkat dengan ketara apabila mungkin untuk menyahlokasi elektron tidak berpasangan disebabkan oleh π-elektron ikatan berbilang jiran. Ini amat jelas diperhatikan dalam radikal allylic dan benzyl:
 |
radikal allylic radikal benzyl
Apabila membiasakan diri dengan mekanisme tindak balas yang mungkin dalam molekul substrat dan reagen, pusat tindak balas harus dibezakan dengan sifatnya: nukleofilik, elektrofilik Dan radikal.
Mengikut keputusan akhir transformasi kimia, tindak balas organik yang paling mudah dikelaskan kepada tindak balas: penggantian, penambahan, penyingkiran (penghapusan) Dan mengumpul semula.
Tindak balas penggantian. Penggantian merujuk kepada penggantian atom atau kumpulan dengan atom atau kumpulan lain. Dalam tindak balas penggantian, dua produk yang berbeza sentiasa terbentuk. Jenis tindak balas ini ditetapkan oleh simbol S (penggantian).
Tindak balas penggantian termasuk: halogenasi dan penitratan alkana, pengesteran dan alkilasi asid karboksilik, serta banyak tindak balas molekul polar ringkas (H 2 O, NH 3, NGal) dengan eter, alkohol dan terbitan halogen.
Tindak balas penambahan. Dengan tambahan yang kami maksudkan adalah pengenalan atom atau kumpulan ke dalam molekul sebatian tak tepu, disertai dengan pemecahan ikatan π. Dalam kes ini, ikatan berganda bertukar menjadi ikatan tunggal, dan ikatan rangkap tiga menjadi ikatan berganda atau tunggal. Jenis tindak balas ini ditunjukkan oleh simbol A (tambahan).
Reaksi penyingkiran. Penghapusan merujuk kepada penyingkiran atom atau kumpulan daripada molekul organik untuk membentuk ikatan berganda. Oleh itu, tindak balas penyingkiran adalah bertentangan dengan tindak balas penambahan. Jenis tindak balas ini ditetapkan oleh simbol E (penghapusan).
Setiap tindak balas organik penggantian (S), penambahan (A) atau penyingkiran (E) boleh menjadi elektrofilik (E), nukleofilik (N) atau radikal (R). Oleh itu, dalam kimia organik terdapat sembilan tindak balas tipikal, dilambangkan dengan simbol S, A atau E dengan subskrip R, N atau E:
Jenis tindak balas organik yang diberikan harus dianggap sebagai model, kerana ia tidak selalu direalisasikan dalam bentuk tulennya. Sebagai contoh, penggantian dan penyingkiran boleh berlaku serentak:
Dengan pengenalan lebih lanjut dengan kelas sebatian organik tertentu, kami akan mempertimbangkan sifat kimia berikut: asid-bes, kompleks, redoks, elektrofilik-nukleofilik, serta keupayaan untuk interaksi radikal bebas. Perhatian khusus akan diberikan kepada keanehan kejadian tindak balas yang sedang dipertimbangkan dalam sistem biologi.
Jenis tindak balas ciri pelbagai kelas hidrokarbon, mekanisme kejadiannya dan kepentingan biologi proses dibentangkan dalam Jadual 10.
 |
Sebatian organik boleh bertindak balas antara satu sama lain dan dengan bahan bukan organik - bukan logam, logam, asid, bes, garam, air, dll. Oleh itu, tindak balas mereka ternyata sangat pelbagai dalam sifat bahan bertindak balas dan dalam jenis transformasi yang berlaku. Terdapat banyak berdaftar reaksi dinamakan sempena saintis yang menemuinya.
Molekul sebatian organik yang terlibat dalam tindak balas dipanggil substrat.
Zarah bahan bukan organik (molekul, ion) dalam tindak balas organik dipanggil reagen.
Sebagai contoh:
Transformasi kimia boleh melibatkan keseluruhan molekul sebatian organik. Daripada tindak balas ini, yang paling terkenal ialah pembakaran, yang membawa kepada perubahan bahan menjadi campuran oksida. Mereka sangat penting dalam sektor tenaga, serta dalam pemusnahan bahan buangan dan toksik. Dari sudut pandangan sains kimia dan amalan, tindak balas yang membawa kepada perubahan beberapa bahan organik kepada yang lain adalah sangat menarik. Molekul sentiasa mempunyai satu atau lebih tapak reaktif di mana satu atau satu lagi transformasi berlaku.
Atom atau kumpulan atom dalam molekul di mana perubahan kimia berlaku secara langsung dipanggil pusat tindak balas.
Dalam bahan berbilang unsur, pusat tindak balas adalah kumpulan berfungsi dan atom karbon yang mana ia terikat. Dalam hidrokarbon tak tepu, pusat tindak balas ialah atom karbon yang disambungkan oleh ikatan berganda. Dalam hidrokarbon tepu, pusat tindak balas kebanyakannya adalah atom karbon sekunder dan tertier.
Molekul sebatian organik selalunya mempunyai beberapa pusat tindak balas yang mempamerkan aktiviti yang berbeza. Oleh itu, sebagai peraturan, beberapa tindak balas selari berlaku, memberikan produk yang berbeza. Tindak balas yang berlaku pada kadar terpantas dipanggil utama Reaksi lain - kesan sampingan. Campuran yang terhasil mengandungi jumlah terbesar hasil tindak balas utama, dan hasil tindak balas sampingan adalah kekotoran. Selepas tindak balas, hampir selalu diperlukan untuk membersihkan produk utama daripada kekotoran bahan organik. Ambil perhatian bahawa dalam kimia tak organik, bahan biasanya perlu ditulenkan daripada kekotoran sebatian unsur kimia lain.
Telah diperhatikan bahawa tindak balas organik dicirikan oleh kadar yang agak rendah. Oleh itu, adalah perlu untuk menggunakan pelbagai cara untuk mempercepatkan tindak balas secara meluas - pemanasan, penyinaran, pemangkinan. Pemangkin adalah sangat penting dalam kimia organik. Peranan mereka tidak terhad kepada penjimatan masa yang besar apabila menjalankan proses kimia. Dengan memilih pemangkin yang mempercepatkan jenis tindak balas tertentu, seseorang dengan sengaja boleh menjalankan satu atau satu lagi tindak balas selari dan mendapatkan produk yang diingini. Semasa kewujudan industri sebatian organik, penemuan pemangkin baharu telah mengubah teknologi secara radikal. Sebagai contoh, etanol dihasilkan untuk masa yang lama hanya melalui penapaian kanji, dan kemudian beralih kepada pengeluarannya
menambah air kepada etilena. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk mencari pemangkin yang berfungsi dengan baik.
Tindak balas dalam kimia organik dikelaskan mengikut sifat transformasi substrat:
a) tindak balas penambahan (simbol A)- molekul kecil (air, halogen, dll.) dilekatkan pada molekul organik;
b) tindak balas penggantian (simbol S) - dalam molekul organik atom (kumpulan atom) bercampur dengan atom atau kumpulan atom lain;
c) tindak balas detasmen atau penyingkiran (simbol E)- molekul organik kehilangan beberapa serpihan, yang, sebagai peraturan, membentuk bahan bukan organik;
d) retak - membelah molekul kepada dua atau lebih bahagian, juga mewakili sebatian organik;
e) penguraian - perubahan sebatian organik kepada bahan mudah dan sebatian tak organik;
f) pengisomeran - perubahan molekul kepada isomer lain;
g) pempolimeran - pembentukan sebatian molekul tinggi daripada satu atau lebih sebatian molekul rendah;
h) polikondensasi - pembentukan sebatian molekul tinggi dengan pembebasan serentak bahan yang terdiri daripada molekul kecil (air, alkohol).
Dalam proses transformasi sebatian organik, dua jenis pemecahan ikatan kimia dipertimbangkan.
Pembelahan ikatan homolitik. Daripada pasangan elektron ikatan kimia, setiap atom mengekalkan satu elektron. Zarah yang terhasil yang mempunyai elektron tidak berpasangan dipanggil radikal bebas. Dalam komposisi, zarah sedemikian boleh menjadi molekul atau atom individu. Tindak balas dipanggil radikal (simbol R):
Pembelahan ikatan heterolitik. Dalam kes ini, satu atom mengekalkan pasangan elektron dan menjadi asas. Zarah yang mengandungi atom ini dipanggil nukleofil. Atom yang lain, kekurangan pasangan elektron, mempunyai orbital kosong dan menjadi asid. Zarah yang mengandungi atom ini dipanggil elektrofil:
Ikatan-l jenis ini amat mudah dipecahkan semasa diselenggara
Sebagai contoh, zarah A tertentu, menarik pasangan n-elektron, sendiri membentuk ikatan dengan atom karbon:
Interaksi yang sama digambarkan oleh rajah berikut: 
Jika atom karbon dalam molekul sebatian organik menerima pasangan elektron, yang kemudiannya dipindahkan ke reagen, maka tindak balas dipanggil elektrofilik, dan reagen dipanggil elektrofil.
Jenis tindak balas elektrofilik - penambahan A E dan penggantian S E .
Peringkat tindak balas seterusnya ialah pembentukan ikatan antara atom C + (ia mempunyai orbital bebas) dan atom lain yang mempunyai pasangan elektron.
Jika atom karbon dalam molekul sebatian organik kehilangan pasangan elektron dan kemudian menerimanya daripada reagen, maka tindak balas itu dipanggil nukleofilik, dan reagen dipanggil nukleofil.
Jenis tindak balas nukleofilik - penambahan Ad, dan penggantian S N .
Pecah heterolitik dan pembentukan ikatan kimia sebenarnya mewakili satu proses yang diselaraskan: pecah secara beransur-ansur ikatan sedia ada disertai dengan pembentukan ikatan baru. Dalam proses yang diselaraskan, tenaga pengaktifan adalah lebih rendah.
SOALAN DAN LATIHAN
1. Apabila 0.105 g bahan organik dibakar, 0.154 g karbon dioksida, 0.126 g air dan 43.29 ml nitrogen terbentuk (21 ° C, 742 mm Hg). Cadangkan salah satu formula struktur bahan yang mungkin.
2. Dalam molekul C 3 H 7 X, jumlah bilangan elektron ialah 60. Kenal pasti unsur X dan tulis formula bagi isomer yang mungkin.
3. Terdapat 10 mol elektron bagi setiap 19.8 g sebatian C 2 H 4 X 2. Kenal pasti unsur X dan tulis formula bagi kemungkinan isomer.
4. Isipadu gas 20 l pada 22 "C dan 101.7 kPa mengandungi 2.5 10 i atom dan mempunyai ketumpatan 1.41 g/l. Buat kesimpulan tentang sifat gas ini.
5. Nyatakan radikal yang mempunyai dua isomer: -C 2 H 5, -C 3 H 7, -CH 3.
6. Nyatakan bahan yang mempunyai takat didih tertinggi: CH 3 OH, C 3 H 7 OH, C 5 H 11 OH.
7. Tulis formula struktur isomer C 3 H 4.
8. Tulis formula untuk 2,3,4-trimethyl-4-ethylheptene. Berikan formula struktur dua isomer bahan ini yang mengandungi satu dan dua atom karbon kuaternari.
9. Tulis formula untuk 3,3-dimetilpentana. Berikan formula hidrokarbon kitaran tanpa ikatan berbilang dengan bilangan atom karbon yang sama. Adakah mereka isomer?
10. Tulis formula sebatian organik empat unsur dengan struktur C10, di mana atom unsur tambahan terletak pada atom karbon ke-2 dan ke-7, dan namanya mengandungi akar "hepta".
11. Namakan hidrokarbon yang mempunyai struktur karbon
12.Tulis formula struktur sebatian C 2 H X F X Cl X dengan substituen yang berbeza pada setiap atom karbon.
Hidrokarbon
Hidrokarbon adalah antara bahan terpenting yang menentukan cara hidup tamadun moden. Mereka berfungsi sebagai sumber tenaga (pembawa tenaga) untuk pengangkutan darat, udara dan air, untuk pemanasan rumah. Ia juga merupakan bahan mentah untuk pengeluaran ratusan produk kimia isi rumah, bahan pembungkusan, dsb. Sumber awal semua perkara di atas ialah minyak dan gas asli. Kesejahteraan negeri bergantung kepada ketersediaan rizab mereka. Krisis antarabangsa telah timbul kerana minyak.
Antara hidrokarbon yang paling terkenal ialah metana dan propana, digunakan dalam dapur rumah. Metana diangkut melalui paip, dan propana diangkut dan disimpan dalam silinder merah. Satu lagi hidrokarbon, kelodak-butana, gas dalam keadaan normal, boleh dilihat dalam keadaan cecair dalam pemetik api lutsinar. Produk penapisan minyak - petrol, minyak tanah, bahan api diesel - adalah campuran hidrokarbon dengan komposisi yang berbeza. Campuran hidrokarbon yang lebih berat ialah jeli petroleum separa cecair dan parafin pepejal. Hidrokarbon juga termasuk bahan terkenal yang digunakan untuk melindungi bulu dan bulu daripada rama-rama - naftalena. Jenis utama hidrokarbon dari sudut pandangan komposisi dan struktur molekul adalah hidrokarbon tepu - alkana, hidrokarbon tepu kitaran - sikloalkana, hidrokarbon tak tepu, iaitu mengandungi berbilang ikatan - alkena Dan
alkuna, kitaran konjugasi hidrokarbon aromatik - arena. Beberapa siri homolog hidrokarbon dicirikan dalam jadual. 15.1.
Jadual 15.1. Siri homolog hidrokarbon
Alkana
Bab 14 telah menyediakan data tentang struktur, komposisi, isomerisme, nama dan beberapa sifat alkana. Ingat bahawa dalam molekul alkana, atom karbon membentuk ikatan berorientasikan tetrahedral dengan atom hidrogen dan atom karbon jiran. Dalam sebatian pertama siri ini, metana, karbon hanya terikat kepada hidrogen. Dalam molekul hidrokarbon tepu terdapat putaran dalaman berterusan kumpulan CH 3 terminal dan bahagian individu rantai, akibatnya konformasi yang berbeza timbul (ms 429). Alkana dicirikan oleh isomerisme rangka karbon. Sebatian dengan molekul tidak bercabang dipanggil
normal, n-alkana, dan dengan yang bercabang - iso alkana. Data tentang nama dan beberapa sifat fizik alkana diberikan dalam jadual. 15.2.
Empat ahli pertama siri alkana - metana, etana, propana dan butana - digunakan dalam kuantiti yang banyak sebagai bahan individu. Alkana individu lain digunakan dalam penyelidikan saintifik. Campuran alkana, biasanya mengandungi hidrokarbon dan siri homolog lain, adalah amat penting. Petrol adalah salah satu daripada campuran ini. Ia dicirikan julat suhu mendidih 30-205 °C. Jenis bahan api hidrokarbon lain juga dicirikan oleh julat didih, kerana apabila hidrokarbon ringan meruap daripadanya, takat didih meningkat. Semua alkana boleh dikatakan tidak larut dalam air.
Jadual 15.2. Nama dan takat didih dan lebur alkana biasa
tugasan 15.1. Kumpulan alkana berdasarkan keadaan pengagregatannya pada 20 °C dan tekanan atmosfera normal (mengikut Jadual 15.2).
tugasan 15.2. Pentane mempunyai tiga isomer dengan takat didih berikut (°C):
Terangkan penurunan takat didih dalam siri isomer ini.
resit. Minyak adalah sumber mana-mana alkana yang hampir tidak terhad, tetapi mengasingkan bahan individu daripadanya adalah tugas yang agak sukar. Produk petroleum konvensional ialah pecahan yang diperoleh semasa pembetulan (penyulingan pecahan) minyak dan terdiri daripada sejumlah besar hidrokarbon.
Campuran alkana diperoleh dengan menghidrogenkan arang batu pada suhu -450 0 C dan tekanan 300 atm. Petrol boleh dihasilkan menggunakan kaedah ini, tetapi ia masih lebih mahal daripada petrol daripada minyak. Metana terbentuk dalam campuran karbon monoksida (II) dan hidrogen pada pemangkin nikel:
Dalam campuran yang sama pada pemangkin yang mengandungi kobalt, kedua-dua campuran hidrokarbon dan hidrokarbon individu diperolehi. Ini bukan sahaja alkana, tetapi juga sikloalkana.
Terdapat kaedah makmal untuk mendapatkan alkana individu. Karbida beberapa logam menghasilkan metana apabila hidrolisis:
Haloalkana bertindak balas dengan logam alkali untuk membentuk hidrokarbon dengan dua kali bilangan atom karbon. Ini reaksi Wurtz. Ia melalui pembelahan hemolitik ikatan antara karbon dan halogen dengan pembentukan radikal bebas:
tugasan 15.3. Tuliskan persamaan keseluruhan bagi tindak balas ini.
contoh 15.1. Kalium telah ditambah kepada campuran 2-bromopropana dan 1-bromopropana. Tulis persamaan untuk tindak balas yang mungkin.
PENYELESAIAN. Radikal yang terbentuk semasa tindak balas bromoalkana dengan kalium boleh bergabung antara satu sama lain dalam kombinasi yang berbeza, menghasilkan tiga hidrokarbon dalam campuran. Ringkasan persamaan tindak balas:
Apabila dipanaskan dengan alkali, garam natrium asid organik kehilangan kumpulan karboksil (dekarboksilat) untuk membentuk alkana:
Semasa elektrolisis garam yang sama ini, dekarboksilasi berlaku dan radikal yang tinggal bergabung menjadi satu molekul:
Alkana terbentuk semasa penghidrogenan hidrokarbon tak tepu dan pengurangan sebatian yang mengandungi kumpulan berfungsi:
Sifat kimia. Hidrokarbon tepu adalah bahan organik yang paling tidak aktif. Nama asal mereka parafin mencerminkan pertalian lemah (kereaktifan) untuk bahan lain. Mereka bertindak balas, sebagai peraturan, bukan dengan molekul biasa, tetapi hanya dengan radikal bebas. Oleh itu, tindak balas alkana berlaku dalam keadaan pembentukan radikal bebas: pada suhu tinggi atau penyinaran. Alkana terbakar apabila bercampur dengan oksigen atau udara dan memainkan peranan penting sebagai bahan api.
tugasan 15.4. Haba pembakaran oktana ditentukan dengan ketepatan tertentu:
Berapa banyak haba yang akan dibebaskan semasa pembakaran 1 liter campuran yang terdiri daripada n-oktana dan kelodak-oktana (р = = 0.6972 Alkana bertindak balas dengan halogen melalui mekanisme radikal (S R). Tindak balas bermula dengan pemecahan molekul halogen kepada dua atom, atau, seperti yang sering dikatakan, menjadi dua radikal bebas:
Radikal menghilangkan atom hidrogen daripada alkana, seperti metana:
Radikal molekul baru metil H 3 C- bertindak balas dengan molekul klorin, membentuk produk penggantian dan pada masa yang sama radikal klorin baru:
Kemudian peringkat yang sama tindak balas berantai ini diulang. Setiap radikal boleh menjana rantaian transformasi ratusan ribu pautan. Perlanggaran antara radikal juga mungkin, yang membawa kepada penamatan rantai: 
Persamaan tindak balas berantai keseluruhan ialah:
tugasan 15.5. Apabila isipadu kapal di mana tindak balas berantai berlaku berkurangan, bilangan transformasi setiap radikal (panjang rantai) berkurangan. Beri penjelasan untuk ini.
Hasil tindak balas klorometana tergolong dalam kelas hidrokarbon terhalogen. Dalam campuran, apabila klorometana terbentuk, tindak balas mula menggantikan atom hidrogen kedua dengan klorin, kemudian ketiga, dsb. Pada peringkat ketiga, bahan terkenal kloroform CHClg, digunakan dalam perubatan untuk anestesia, terbentuk. Produk penggantian lengkap hidrogen dengan klorin dalam metana - karbon tetraklorida CC1 4 - dikelaskan sebagai bahan organik dan bukan organik. Tetapi, jika anda benar-benar mematuhi definisi, ia adalah sebatian bukan organik. Dalam amalan, karbon tetraklorida diperoleh bukan daripada metana, tetapi daripada karbon disulfida.
Apabila homolog metana diklorin, atom karbon sekunder dan tertier menjadi lebih reaktif. Daripada propana, campuran 1-kloropropana dan 2-kloropropana diperoleh, dengan bahagian yang lebih besar daripada yang terakhir. Penggantian atom hidrogen kedua dengan halogen berlaku terutamanya pada atom karbon yang sama:
Alkana bertindak balas apabila dipanaskan dengan asid nitrik cair dan nitrogen(IV) oksida untuk membentuk nitroalkana. Nitrasi juga mengikuti mekanisme radikal, dan oleh itu ia tidak memerlukan asid nitrik pekat:
Alkana mengalami pelbagai perubahan apabila dipanaskan dengan kehadiran pemangkin khas. Alkana normal mengisomerikan kepada zo-alkana:
Pengisomeran industri alkana untuk meningkatkan kualiti bahan api motor dipanggil pembaharuan. Mangkin adalah platinum logam yang didepositkan pada aluminium oksida. Keretakan juga penting untuk penapisan minyak, iaitu pemisahan molekul alkana kepada dua bahagian - alkana dan alkena. Pemisahan berlaku terutamanya di tengah-tengah molekul: 
Aluminosilikat berfungsi sebagai pemangkin retak.
Alkana dengan enam atau lebih atom karbon dalam rantai berbasikal pada mangkin oksida (Cr 2 0 3 / /A1 2 0 3), membentuk sikloalkana dengan gelang enam anggota dan arena:
Tindak balas ini dipanggil dehydrocyclization.
Ia semakin meningkat kepentingan praktikal kefungsian alkana, iaitu, menukarkannya kepada sebatian yang mengandungi kumpulan berfungsi (biasanya oksigen). Butana dioksidakan oleh asid
oksigen dengan penyertaan pemangkin khas, membentuk asid asetik:
Sikloalkana C n H 2n dengan lima atau lebih atom karbon dalam gelang adalah sangat serupa dalam sifat kimia dengan alkana bukan kitaran. Mereka dicirikan oleh tindak balas penggantian S R . Siklopropana C 3 H 6 dan siklobutana C 4 H 8 mempunyai molekul yang kurang stabil, kerana sudut antara ikatan C-C-C di dalamnya berbeza dengan ketara daripada sudut tetrahedral biasa 109.5°, ciri karbon sp 3. Ini membawa kepada penurunan tenaga pengikat. Apabila terdedah kepada halogen, cincin dipecahkan dan dicantum pada hujung rantai:
Apabila hidrogen bertindak balas dengan siklobutana, butana normal terbentuk:
TUGASAN 15.6. Adakah mungkin untuk mendapatkan siklopentana daripada 1,5-dibromopentana? Jika anda fikir ia mungkin, kemudian pilih reagen yang sesuai dan tulis persamaan tindak balas.
Alkena
Hidrokarbon yang mengandungi kurang hidrogen daripada alkana kerana kehadiran pelbagai ikatan dalam molekulnya dipanggil tidak terhad, dan tak tepu. Siri homolog termudah bagi hidrokarbon tak tepu ialah alkena C n H 2n, mempunyai satu ikatan rangkap:
Dua lagi valensi atom karbon digunakan untuk menambah hidrogen dan radikal hidrokarbon tepu.
Ahli pertama siri alkena ialah etena (etilena) C 2 H 4. Ia diikuti oleh propena (propilena) C 3 H 6, butena (butilena) C 4 H 8, pentene C 5 H 10, dll. Sesetengah radikal dengan ikatan berganda mempunyai nama khas: vinil CH 2 = CH-, allyl CH 2 =CH-CH 2 -.
Atom karbon yang disambungkan oleh ikatan berganda berada dalam keadaan hibridisasi sp 2. Orbital hibrid terbentuk ikatan σ antara mereka, dan orbital p bukan hibrid ialah ikatan π(Gamb. 15.1). Jumlah tenaga ikatan berganda ialah 606 kJ/mol, dengan ikatan-a menyumbang kira-kira 347 kJ/mol, dan ikatan π- 259 kJ/mol. Peningkatan kekuatan ikatan berganda dimanifestasikan oleh pengurangan jarak antara atom karbon hingga 133 petang berbanding 154 petang untuk ikatan tunggal C-C.
Walaupun kekuatan formal, ia adalah ikatan berganda dalam alkena yang ternyata menjadi pusat tindak balas utama. Pasangan elektron π -ikatan membentuk awan yang agak meresap, agak jauh dari nukleus atom, akibatnya ia mudah alih dan sensitif kepada pengaruh atom lain (ms 442). π -Awan bergerak ke arah salah satu daripada dua atom karbon, yang
nasi. 15.1. Pembentukan ikatan berganda antara atom karbon sp 2
ia tergolong, di bawah pengaruh substituen dalam molekul alkena atau di bawah pengaruh molekul yang menyerang. Ini mengakibatkan kereaktifan alkena yang tinggi berbanding dengan alkana. Campuran alkana gas tidak bertindak balas dengan air bromin, tetapi dengan kehadiran kekotoran alkena, ia menjadi berubah warna. Sampel ini digunakan untuk mengesan alkena.
Alkena mempunyai jenis isomerisme tambahan yang tidak terdapat dalam alkana: isomerisme kedudukan ikatan rangkap dan ruang isomerisme cis-trans. Jenis isomerisme yang terakhir adalah disebabkan oleh simetri khas π - sambungan. Ia menghalang putaran dalaman dalam molekul dan menstabilkan susunan empat substituen pada atom C=C dalam satah yang sama. Jika terdapat dua pasang substituen yang berbeza, maka dengan susunan pepenjuru bagi substituen setiap pasangan, isomer trans diperolehi, dan dengan susunan bersebelahan, isomer cis diperolehi. Etena dan propena tidak mempunyai isomer, tetapi butena mempunyai kedua-dua jenis isomer:
tugasan 15.7. Semua alkena mempunyai komposisi unsur yang sama dengan jisim (85.71% karbon dan 14.29% hidrogen) dan mengikut nisbah bilangan atom n(C): n(H) = 1:2. Bolehkah kita menganggap bahawa setiap alkena adalah isomer berkenaan dengan alkena lain?
tugasan 15.8. Adakah isomer spatial mungkin dengan kehadiran tiga atau empat substituen berbeza pada atom karbon sp 2?
tugasan 15.9. Lukiskan formula struktur isomer pentene.
resit. Kita sedia maklum bahawa alkana boleh ditukar kepada sebatian tak tepu. Ini berlaku
berlaku akibat penyingkiran hidrogen (dehidrogenasi) dan keretakan. Penyahhidrogenan butana menghasilkan kebanyakan butena-2:
tugasan 15.10. Tuliskan tindak balas keretakan malka-
Penyahhidrogenan dan keretakan memerlukan suhu yang agak tinggi. Di bawah keadaan biasa atau pemanasan lembut, alkena terbentuk daripada terbitan halogen. Kloro- dan bromoalkana bertindak balas dengan alkali dalam larutan alkohol, menghapuskan halogen dan hidrogen daripada dua atom karbon bersebelahan:
Ini adalah tindak balas penyingkiran (hlm. 441). Jika dua atom karbon bersebelahan mempunyai bilangan atom hidrogen yang berbeza yang melekat padanya, maka penyingkiran mengikut peraturan Zaitsev.
Dalam tindak balas penyingkiran, hidrogen lebih disukai disingkirkan daripada atom karbon yang kurang terhidrogenasi.
Contoh 15.2. Tuliskan tindak balas penyingkiran 2-klorobutana.
penyelesaian. Menurut peraturan Zaitsev, hidrogen dipisahkan daripada atom 3 C:
Apabila logam zink dan magnesium bertindak pada dihaloalkana dengan kedudukan halogen bersebelahan, alkena juga terbentuk:
Sifat kimia. Alkena boleh sama ada terurai pada suhu tinggi kepada bahan ringkas atau berpolimer, bertukar menjadi bahan molekul tinggi. Etilena berpolimer pada tekanan yang sangat tinggi (-1500 atm) dengan penambahan sejumlah kecil oksigen sebagai pemula yang menghasilkan radikal bebas. Daripada etilena cecair di bawah keadaan ini, jisim fleksibel putih diperolehi, telus dalam lapisan nipis - polietilena. Ini adalah bahan yang diketahui oleh semua orang. Polimer terdiri daripada molekul yang sangat panjang
Berat molekul 20 LLC-40 LLC. Dalam struktur ia adalah hidrokarbon tepu, tetapi mungkin terdapat atom oksigen di hujung molekul. Pada berat molekul yang tinggi, bahagian kumpulan terminal adalah sangat kecil dan sukar untuk menentukan sifatnya.
tugasan 15.11. Berapakah bilangan molekul etilena yang termasuk dalam satu molekul polietilena dengan berat molekul 28000?
Pempolimeran etilena juga berlaku pada tekanan rendah dengan kehadiran pemangkin Ziegler-Natta khas. Ini adalah campuran TiCl dan sebatian organoaluminum AlR x Cl 3-x, dengan R ialah alkil. Polietilena yang diperoleh melalui pempolimeran pemangkin mempunyai sifat mekanikal yang lebih baik, tetapi usia lebih cepat, iaitu, ia dimusnahkan di bawah pengaruh cahaya dan faktor lain. Pengeluaran polietilena bermula sekitar tahun 1955. Bahan ini sangat mempengaruhi kehidupan seharian, kerana beg pembungkusan mula dibuat daripadanya. Daripada polimer alkena yang lain, polipropilena adalah yang paling penting. Ia menghasilkan filem yang lebih tegar dan kurang telus daripada polietilena. Pempolimeran propilena dijalankan dengan
Ziegler-Natta jimat. Polimer yang terhasil mempunyai yang betul isotaktik struktur
Apabila dipolimerkan di bawah tekanan tinggi ternyata Atlantik polipropilena dengan susunan rawak radikal CH 3. Ini adalah bahan dengan sifat yang berbeza sama sekali: cecair dengan suhu pemejalan -35 °C.
Tindak balas pengoksidaan. Alkena dalam keadaan normal teroksida pada ikatan berganda apabila bersentuhan dengan larutan kalium permanganat dan agen pengoksidaan lain. Dalam persekitaran yang sedikit alkali mereka terbentuk glikol, i.e. diatomik alkohol:
Dalam persekitaran berasid, apabila dipanaskan, alkena teroksida dengan pembelahan lengkap molekul pada ikatan rangkap:
tugasan 15.12. Tulis persamaan bagi tindak balas ini.
tugasan 15.13. Tulis persamaan tindak balas untuk pengoksidaan butena-1 dan butena-2 dengan kalium permanganat dalam medium berasid.
Etilena dioksidakan oleh oksigen pada mangkin Ag/Al 2 O 3 untuk membentuk bahan kitaran mengandungi oksigen yang dipanggil etilena oksida:
Ini adalah produk yang sangat penting dalam industri kimia, yang dihasilkan setiap tahun dalam jumlah berjuta-juta tan. Ia digunakan untuk menghasilkan polimer dan detergen.
Tindak balas penambahan elektrofilik. Molekul halogen, hidrogen halida, air dan lain-lain lagi terikat pada alkena melalui ikatan berganda. Mari kita pertimbangkan mekanisme penambahan menggunakan bromin sebagai contoh. Apabila molekul Br 2 menyerang salah satu atom karbon pusat tak tepu, pasangan elektron π -ikatan beralih kepada yang terakhir dan seterusnya kepada bromin. Oleh itu, bromin bertindak sebagai reagen elektrofilik:
Ikatan antara bromin dan karbon terbentuk, dan pada masa yang sama ikatan antara atom bromin terputus:
Atom karbon yang telah kehilangan pasangan elektron dibiarkan dengan orbital kosong. Ion bromin ditambah kepadanya melalui mekanisme penerima penderma:
Penambahan hidrogen halida berlaku melalui peringkat serangan proton ke atas karbon tak tepu. Seterusnya, seperti dalam tindak balas dengan bromin, ion halogen ditambah:
Apabila air ditambah, terdapat sedikit proton (air ialah elektrolit lemah), dan tindak balas berlaku dengan kehadiran asid sebagai mangkin. Penambahan kepada homolog etilena mengikut peraturan Markovnikov.
Dalam tindak balas penambahan elektrofilik hidrogen halida dan air kepada hidrokarbon tak tepu, hidrogen lebih suka membentuk ikatan dengan atom karbon terhidrogenasi yang paling banyak.
Contoh 15.3. Tuliskan tindak balas bagi penambahan hidrogen bromida kepada propena.
Intipati peraturan Markovnikov ialah radikal hidrokarbon adalah substituen yang kurang elektronegatif (lebih banyak menderma elektron) daripada atom hidrogen. Oleh itu, mudah alih π elektron beralih kepada sp 2 -karbon yang tidak dikaitkan dengan radikal atau dikaitkan dengan bilangan radikal yang lebih kecil:
Secara semulajadi, hidrogen H+ menyerang atom karbon dengan cas negatif. Ia lebih terhidrogenasi.
Dalam derivatif fungsional alkena, penggantian mungkin bertentangan dengan peraturan Markovnikov, tetapi apabila mempertimbangkan peralihan ketumpatan elektron dalam molekul tertentu, ia sentiasa ternyata bahawa hidrogen ditambah kepada atom karbon yang terdapat peningkatan ketumpatan elektron. Mari kita pertimbangkan pengagihan caj dalam 3-fluoropropene-1. Atom fluorin elektronegatif bertindak sebagai penerima ketumpatan elektron. Dalam rantaian ikatan-o, pasangan elektron disesarkan ke arah atom fluorin, dan mudah alih π elektron pergeseran dari atom karbon paling luar ke tengah:
Akibatnya, penyertaan bertentangan dengan peraturan Markovnikov:
Salah satu mekanisme utama pengaruh bersama atom dalam molekul beroperasi di sini - kesan induktif:
Kesan induktif (±/) ialah anjakan pasangan elektron dalam rantaian ikatan-o di bawah pengaruh atom (kumpulan atom) dengan elektronegativiti meningkat (-/) atau menurun (+/) berbanding hidrogen:
Atom halogen mempunyai kesan yang berbeza jika ia terletak pada atom karbon sp2. Di sini penambahan itu mengikut peraturan Markovnikov. Dalam kes ini ia terpakai mesomerik Kesan. Pasangan elektron tunggal atom klorin disesarkan kepada atom karbon, seolah-olah meningkatkan kepelbagaian ikatan Cl-C Akibatnya, elektron ikatan n disesarkan ke atom karbon seterusnya, mewujudkan lebihan daripada. ketumpatan elektron di atasnya. Semasa tindak balas, proton ditambah kepadanya: 
Kemudian, seperti yang dapat dilihat dari rajah, ion klorin pergi ke atom karbon yang klorin telah terikat. Kesan mesomerik berlaku hanya jika pasangan elektron tunggal berganding Dengan ikatan π, iaitu mereka dipisahkan oleh hanya satu ikatan tunggal. Apabila halogen dikeluarkan daripada ikatan berganda (seperti dalam 3-fluoropropene-1), kesan mesomerik hilang. Kesan induktif beroperasi dalam semua derivatif halogen, tetapi dalam kes 2-kloropropena kesan mesomer adalah lebih kuat daripada kesan induktif.
Mesomeric (±M) kesannya dipanggil sesaran saya-elektron dalam rantai sp 2 -atom karbon dengan kemungkinan penyertaan pasangan elektron tunggal kumpulan berfungsi.
Kesan mesomerik boleh sama ada positif (+M) atau negatif (-M). Atom halogen mempunyai kesan mesomer positif dan pada masa yang sama kesan induktif negatif. Kumpulan berfungsi dengan ikatan berganda pada atom oksigen mempunyai kesan mesomerik negatif (lihat di bawah).
tugasan 15.14. Tulis formula struktur hasil tindak balas penambahan hidrogen klorida kepada 1-klorobutena-1.
Oksosintesis. Tindak balas alkena dengan karbon monoksida (II) dan hidrogen adalah kepentingan industri. Ia dijalankan pada suhu tinggi di bawah tekanan lebih daripada 100 atm. Mangkinnya ialah kobalt logam, yang membentuk sebatian perantaraan dengan CO. Hasil tindak balas ialah sebatian oxo - aldehid yang mengandungi satu atom karbon lebih daripada alkena asal:
Alcadienes
Hidrokarbon dengan dua ikatan rangkap dipanggil alkadiena, dan juga secara lebih ringkas dienes. Formula am diena ialah C n H 2n-2 Terdapat tiga siri homolog utama hidrokarbon diena:
tugasan 15.15. Nyatakan dalam hibrid yang menyatakan atom karbon dalam hidrokarbon diena yang diberikan di atas ditemui.
Hidrokarbon diena terkonjugasi adalah kepentingan praktikal yang paling besar, kerana ia berfungsi sebagai bahan mentah untuk pengeluaran pelbagai jenis getah. Diena tidak berkonjugasi mempunyai sifat biasa alkena. Diena terkonjugasi mempunyai empat atom karbon sp 2 berturut-turut. Mereka berada dalam satah yang sama, dan orbital p bukan hibrid mereka berorientasikan selari (Rajah 15.2). Oleh itu, pertindihan berlaku antara semua orbital p yang bersebelahan, dan ikatan π bukan sahaja antara 1 -
2 dan 3 -
4, tetapi juga antara 2-3 atom karbon. Pada masa yang sama, elektron harus membentuk dua awan dua elektron. Terdapat pertindihan (resonans) keadaan berbeza bagi n-elektron dengan kepelbagaian perantaraan gandingan antara tunggal dan berganda: 
Sambungan ini dipanggil berkonjugasi. Ikatan antara 2-3 atom karbon ternyata dipendekkan berbanding dengan ikatan tunggal biasa, yang mengesahkan peningkatan kepelbagaiannya. Pada suhu rendah, diena terkonjugasi berkelakuan terutamanya sebagai sebatian dengan dua ikatan berganda, dan pada suhu tinggi, sebagai sebatian dengan ikatan terkonjugasi.
Dua diena yang paling penting - butadiena-1,3 (divinil) dan 2-metilbutadiena-1,3 (isoprena) - diperoleh daripada buta-
nasi. 15.2. Bertindih p-orbital dalam molekul diena
baru Dan pentana pecahan yang merupakan hasil pemprosesan gas asli:
Butadiene juga diperoleh menggunakan kaedah S.V Lebedev dari alkohol:
Tindak balas penambahan elektrofilik dalam diena terkonjugasi berjalan dengan cara yang unik. Butadiena, apabila disejukkan hingga -80 °C, melekatkan molekul bromin pertama ke kedudukan 1,2:
Produk ini diperolehi dengan hasil sebanyak 80%. Baki 20% datang daripada produk tambahan 1,4:
Ikatan rangkap yang selebihnya terletak di antara atom karbon kedua dan ketiga. Pertama, bromin melekat pada atom karbon terminal, membentuk karbonat (zarah dengan cas positif pada karbon):
Semasa pergerakan, elektron-π mendapati diri mereka sama ada dalam kedudukan 2, 3, atau dalam kedudukan 3, 4. Pada suhu rendah, mereka lebih kerap menduduki kedudukan 3, 4, dan oleh itu hasil tambah 1,2 mendominasi. Jika brominasi dilakukan pada suhu 40 °C, maka hasil 1,4-tambahan menjadi yang utama, hasilnya meningkat kepada 80%, dan selebihnya ialah hasil 1,2-tambahan.
tugasan 15.16. Tulis hasil penambahan berjujukan bromin dan klorin kepada isoprena pada suhu tinggi.
Butadiena dan isoprena mudah berpolimer untuk membentuk pelbagai getah. Pemangkin pempolimeran boleh menjadi logam alkali, sebatian organik logam alkali, dan pemangkin Ziegler-Natta. Pempolimeran berlaku mengikut jenis penambahan 1,4. Dengan strukturnya, molekul getah tergolong dalam poliena tidak terkonjugasi, iaitu hidrokarbon dengan sejumlah besar ikatan berganda. Ini adalah molekul fleksibel yang boleh meregang dan menggulung menjadi bola. Pada ikatan berganda dalam getah ia kelihatan sebagai cis-, dan susunan trans atom hidrogen dan radikal. Sifat terbaik terdapat dalam getah cis-butadiena dan cis-isoprene (semula jadi). Struktur mereka ditunjukkan dalam Rajah. 15.3. Trans-poliisoprena (gutta-percha) juga terdapat di alam semula jadi. Pada formula yang diberikan
nasi. 15.3. Struktur molekul beberapa getah
chuk di sekeliling sambungan yang ditunjukkan oleh garis putus-putus, putaran dalaman adalah mungkin. Getah, dalam molekulnya terdapat kedua-dua ikatan rangkap cis-, dan konfigurasi toraks dipanggil tidak teratur. Ciri-ciri mereka adalah lebih rendah daripada getah biasa.
tugasan 15.17. Lukiskan struktur trans polybu Tadiene.
tugasan 15.18. Terbitan kloro butadiena, kloroprena (2-chlorobutadiena-1,3), diketahui, dari mana getah kloroprena diperoleh. Tulis formula struktur getah cis-kloroprena.
Getah dihasilkan daripada getah, penggunaan praktikal yang sangat luas. Jumlah terbesar digunakan untuk membuat tayar roda. Untuk mendapatkan getah, getah dicampur dengan sulfur dan dipanaskan. Atom sulfur bergabung melalui ikatan berganda, mewujudkan banyak jambatan antara molekul getah. Rangkaian spatial ikatan terbentuk, menyatukan hampir semua molekul getah sedia ada menjadi satu molekul. Walaupun getah larut dalam hidrokarbon, getah hanya boleh membengkak, menyerap pelarut ke dalam sel kosong antara bahagian rantai hidrokarbon dan jambatan sulfur.
Alkuna
Satu lagi siri homolog terdiri daripada alkuna- hidrokarbon dengan ikatan rangkap tiga antara atom karbon: 
Formula am siri C n H 2n _ 2 ini adalah sama seperti siri homolog diena. Ahli pertama siri ini ialah asetilena C 2 H 2, atau, mengikut tatanama sistematik, ethyn. Ahli siri berikut ialah propyne C 3 H 4, butine C 4 H 6, pentine C 5 H 8, dsb. Seperti alkena dan diena, ini juga hidrokarbon tak tepu, tetapi dalam siri ini atom karbon adalah berkait tiga.
ikatan, berada dalam keadaan sp-hibridisasi. Orbital hibrid mereka diarahkan ke arah bertentangan pada sudut 180° dan mencipta kumpulan linear yang merangkumi atom hidrogen atau karbon radikal:
tugasan 15.19. Tulis formula struktur propina dan butina. Adakah mereka mempunyai isomer?
tugasan 15.20. Pertimbangkan corak orbital bertindih dalam molekul asetilena (ms 188). Apakah orbital yang membentuk ikatan n antara atom karbon?
Ikatan rangkap tiga dalam alkena dicirikan oleh tenaga E St = 828 kJ/mol. Ini adalah 222 kJ/mol lebih daripada tenaga ikatan berganda dalam alkena. Jarak C=C dikurangkan kepada 120 malam. Walaupun terdapat ikatan yang begitu kuat, asetilena tidak stabil dan boleh terurai secara meletup menjadi metana dan arang batu:
Sifat ini dijelaskan oleh fakta bahawa bilangan bahan yang kurang tahan lama dalam produk penguraian berkurangan. ikatan π, bukannya dicipta ikatan σ dalam metana dan grafit. Ketidakstabilan asetilena dikaitkan dengan pelepasan tenaga yang besar semasa pembakarannya. Suhu nyalaan mencecah 3150 °C. Ini mencukupi untuk memotong dan mengimpal keluli. Asetilena disimpan dan diangkut dalam silinder putih, di mana ia berada dalam larutan aseton di bawah tekanan -10 atm.
Alkuna mempamerkan isomerisme dalam rangka karbon dan pelbagai kedudukan ikatan. Spatial cistrans tiada isomerisme.
tugasan 15.21. Tulis formula struktur semua isomer yang mungkin bagi C 5 H 8 yang mempunyai ikatan rangkap tiga.
resit. Asetilena dibentuk oleh hidrolisis kalsium karbida:
Kaedah lain yang praktikal penting untuk menghasilkan asetilena adalah berdasarkan pemanasan cepat metana kepada 1500-1600 °C. Dalam kes ini, metana terurai dan pada masa yang sama sehingga 15% asetilena terbentuk. Campuran gas disejukkan dengan cepat. Asetilena dipisahkan dengan melarutkannya dalam air di bawah tekanan. Pekali keterlarutan isipadu asetilena adalah lebih tinggi daripada hidrokarbon lain: K V = 1.15 (15 ° C).
Alkuna terbentuk apabila berganda penghapusan derivatif dihalogen:
Contoh 15.4. Bagaimana untuk mendapatkan butine-2 daripada butene-1 dalam empat langkah?
penyelesaian. Mari kita tulis persamaan tindak balas.
Sifat kimia. Asetilena meletup pada suhu -500 °C atau di bawah tekanan lebih daripada 20 atm, terurai menjadi arang batu dan hidrogen dengan campuran metana. Molekul asetilena juga boleh bersambung antara satu sama lain. Dengan kehadiran CuCl, dimerisasi berlaku untuk membentuk vinil asetilena:
tugasan 15.22. Namakan vinil asetilena menggunakan tatanama sistematik.
Apabila disalurkan ke atas arang batu yang dipanaskan, asetilena tertrimer untuk membentuk benzena:
Kalium permanganat dalam medium beralkali lemah mengoksidakan alkuna sambil mengekalkan ikatan σ antara atom karbon:
Dalam contoh ini, hasil tindak balas ialah kalium oksalat, garam asid oksalik. Pengoksidaan dengan kalium permanganat dalam persekitaran berasid membawa kepada pembelahan lengkap ikatan rangkap tiga:
TUGASAN 15.23. Tulis persamaan untuk pengoksidaan butina-2 dengan kalium permanganat dalam medium beralkali sedikit.
Walaupun molekul tidak tepu yang lebih besar, tindak balas penambahan elektrofilik dalam alkuna adalah lebih sukar (lebih perlahan) daripada dalam alkena. Alkuna menambah dua molekul halogen secara bersiri. Penambahan hidrogen halida dan air mengikut peraturan Markovnikov. Untuk menambah air, pemangkin diperlukan - merkuri sulfat dalam medium berasid (tindak balas Kucherov):
Kumpulan hidroksil OH terikat kepada sp 2 -yvnepo rumah, tidak stabil. Sepasang elektron bergerak dari oksigen ke atom karbon terdekat, dan proton bergerak ke atom karbon berikutnya:
Oleh itu, hasil akhir tindak balas propina dengan air ialah sebatian oxo aseton.
Tindak balas penggantian hidrogen. Karbon dalam keadaan sp-hibridisasi dicirikan oleh keelektronegatifan sedikit lebih tinggi daripada di negeri sp 2 Dan sp3. Oleh itu, dalam alkuna, kekutuban ikatan C-H meningkat, dan hidrogen menjadi agak mudah alih. Alkuna bertindak balas dengan larutan garam logam berat, membentuk produk penggantian. Dalam kes asetilena, produk ini dipanggil asetilenida:
Kalsium karbida juga tergolong dalam asetilenida (ms 364). Perlu diingatkan bahawa asetilenida logam alkali dan alkali tanah dihidrolisiskan sepenuhnya. Asetilenida bertindak balas dengan terbitan halogen hidrokarbon untuk membentuk pelbagai homolog asetilena.
CH 3 -CH 3 + Cl 2 – (hv) ---- CH 3 -CH 2 Cl + HCl
C 6 H 5 CH 3 + Cl 2 --- 500 C --- C 6 H 5 CH 2 Cl + HCl
Tindak balas penambahan
Tindak balas sedemikian adalah tipikal untuk sebatian organik yang mengandungi ikatan berganda (berganda atau rangkap tiga). Tindak balas jenis ini termasuk tindak balas penambahan halogen, hidrogen halida dan air kepada alkena dan alkuna.
CH 3 -CH=CH 2 + HCl ---- CH 3 -CH(Cl)-CH 3
Reaksi penyingkiran
Ini adalah tindak balas yang membawa kepada pembentukan pelbagai ikatan. Apabila menghapuskan hidrogen halida dan air, selektiviti tertentu tindak balas diperhatikan, diterangkan oleh peraturan Zaitsev, mengikut mana atom hidrogen disingkirkan daripada atom karbon di mana terdapat lebih sedikit atom hidrogen. Contoh tindak balas
CH3-CH(Cl)-CH 2 -CH 3 + KOH →CH 3 -CH=CH-CH 3 + HCl
Pempolimeran dan polikondensasi
n(CH 2 =CHCl) (-CH 2 -CHCl)n
Redoks
Tindak balas oksidatif yang paling sengit ialah pembakaran, ciri tindak balas semua kelas sebatian organik. Dalam kes ini, bergantung kepada keadaan pembakaran, karbon dioksidakan kepada C (jelaga), CO atau CO 2, dan hidrogen ditukar menjadi air. Walau bagaimanapun, bagi ahli kimia organik, tindak balas pengoksidaan yang dijalankan dalam keadaan yang lebih ringan daripada pembakaran adalah sangat menarik. Agen pengoksidaan yang digunakan: larutan Br2 dalam air atau Cl2 dalam CCl 4; KMnO 4 dalam air atau asid cair; oksida tembaga; hidroksida perak (I) atau kuprum (II) yang dimendakan baru.
3C 2 H 2 + 8KMnO 4 +4H 2 O→3HOOC-COOH + 8MnO 2 + 8KOH
Esterifikasi (dan tindak balas hidrolisis terbaliknya)
R 1 COOH + HOR 2 H+ R 1 COOR 2 + H 2 O
Cyclloaddition
Y R Y-R
‖ + ‖ → ǀ ǀ
R Y R-Y
‖ + →
11. Pengelasan tindak balas organik mengikut mekanisme. Contoh.
Mekanisme tindak balas melibatkan penerangan terperinci langkah demi langkah tentang tindak balas kimia. Pada masa yang sama, ia ditetapkan ikatan kovalen mana yang dipecahkan, dalam susunan dan cara apa. Pembentukan ikatan baru semasa proses tindak balas juga diterangkan dengan teliti. Apabila mempertimbangkan mekanisme tindak balas, pertama sekali, perhatikan kaedah memecahkan ikatan kovalen dalam molekul yang bertindak balas. Terdapat dua cara sedemikian - homolitik dan heterolitik.
Reaksi radikal diteruskan dengan pembelahan homolitik (radikal) ikatan kovalen:
Ikatan kovalen bukan polar atau kutub rendah (C–C, N–N, C–H) mengalami pembelahan radikal pada suhu tinggi atau di bawah pengaruh cahaya. Karbon dalam radikal CH 3 mempunyai 7 elektron luar (bukannya cangkang oktet yang stabil dalam CH 4). Radikal tidak stabil; mereka cenderung untuk menangkap elektron yang hilang (sehingga sepasang atau sehingga oktet). Salah satu cara untuk membentuk produk yang stabil ialah dimerisasi (gabungan dua radikal):
CH 3 + CH 3 CH 3 : CH 3,
N + N N : N.
Reaksi radikal - ini adalah, sebagai contoh, tindak balas pengklorinan, brominasi dan penitratan alkana:
Tindak balas ion berlaku dengan pembelahan ikatan heterolitik. Dalam kes ini, ion organik jangka pendek - karbokation dan carbanion - dengan cas pada atom karbon terbentuk secara pertengahan. Dalam tindak balas ionik, pasangan elektron ikatan tidak dipisahkan, tetapi pergi sepenuhnya ke salah satu atom, mengubahnya menjadi anion:
Ikatan yang sangat polar (H–O, C–O) dan mudah terpolarisasi (C–Br, C–I) terdedah kepada pembelahan heterolitik.
Membezakan tindak balas nukleofilik (nukleofil– mencari nukleus, tempat dengan kekurangan elektron) dan tindak balas elektrofilik (elektrofil– mencari elektron). Pernyataan bahawa tindak balas tertentu adalah nukleofilik atau elektrofilik sentiasa merujuk kepada reagen. Reagen– bahan yang mengambil bahagian dalam tindak balas dengan struktur yang lebih ringkas. Substrat– bahan permulaan dengan struktur yang lebih kompleks. Kumpulan keluar ialah ion yang boleh diganti yang telah terikat kepada karbon. Produk tindak balas– bahan baharu yang mengandungi karbon (ditulis di sebelah kanan persamaan tindak balas).
KEPADA reagen nukleofilik(nukleofil) termasuk ion bercas negatif, sebatian dengan pasangan elektron tunggal, sebatian dengan ikatan karbon-karbon berganda. KEPADA reagen elektrofilik(elektrofil) termasuk ion bercas positif, sebatian dengan kulit elektron yang tidak terisi (AlCl 3, BF 3, FeCl 3), sebatian dengan kumpulan karbonil, halogen. Elektrofil ialah sebarang atom, molekul atau ion yang mampu menambah sepasang elektron dalam proses membentuk ikatan baru. Daya penggerak tindak balas ionik ialah interaksi ion bercas bertentangan atau serpihan molekul berbeza dengan cas separa (+ dan –).
Contoh pelbagai jenis tindak balas ion.
Penggantian nukleofilik :
Penggantian elektrofilik :
Penambahan nukleofilik (CN – ditambah dahulu, kemudian H+):
Sambungan elektrofilik (H + ditambah dahulu, kemudian X –):
Penghapusan oleh tindakan nukleofil (bes) :
Penghapusan atas tindakan elektrofil (asid) :
Tindak balas organik boleh dikelaskan kepada dua jenis umum.
Reaksi hemolitik. Reaksi ini diteruskan dengan mekanisme radikal. Kami akan melihatnya dengan lebih terperinci dalam bab seterusnya. Kinetik dan mekanisme tindak balas jenis ini telah dibincangkan dalam Bab. 9.
Tindak balas heterolitik. Tindak balas ini pada asasnya adalah tindak balas ionik. Mereka boleh, seterusnya, dibahagikan kepada tindak balas penggantian, penambahan dan penyingkiran.
Tindak balas penggantian
Dalam tindak balas ini, atom atau kumpulan atom digantikan oleh atom atau kumpulan lain. Sebagai contoh tindak balas jenis ini, kami memberikan hidrolisis klorometana dengan pembentukan metanol:
Ion hidroksil ialah nukleofil. Oleh itu, penggantian yang dimaksudkan dipanggil penggantian nukleofilik. Ia ditetapkan oleh simbol SN. Zarah yang diganti (dalam kes ini, ion klorin) dipanggil kumpulan meninggalkan.
Jika kita menyatakan nukleofil dengan simbol dan kumpulan yang meninggalkan dengan simbol, maka kita boleh menulis persamaan umum untuk tindak balas penggantian nukleofilik pada atom karbon tepu dalam kumpulan alkil R seperti berikut:
Kajian tentang kadar tindak balas jenis ini menunjukkan bahawa tindak balas boleh dibahagikan kepada
Tindak balas jenis Untuk beberapa tindak balas jenis SN, persamaan kinetik untuk kadar tindak balas (lihat Bahagian 9.1) mempunyai bentuk
Oleh itu, tindak balas ini adalah tertib pertama dalam substrat tetapi tertib sifar dalam bahan tindak balas Ciri kinetik bagi tindak balas tertib pertama adalah petunjuk yang boleh dipercayai bahawa langkah menghadkan kadar tindak balas adalah proses unimolekul. Oleh itu, tindak balas jenis ini ditunjukkan oleh simbol.
Tindak balas mempunyai susunan sifar berkenaan dengan reagen kerana kadarnya tidak bergantung pada kepekatan reagen Oleh itu, kita boleh menulis:
Oleh kerana nukleofil tidak mengambil bahagian dalam langkah mengehadkan kadar tindak balas, mekanisme tindak balas sedemikian mesti termasuk sekurang-kurangnya dua langkah. Mekanisme berikut telah dicadangkan untuk tindak balas tersebut:
Peringkat pertama ialah pengionan dengan pembentukan karbokation Peringkat ini menghadkan (perlahan).
Contoh tindak balas jenis ini ialah hidrolisis alkali bagi alkil halida tertier. Sebagai contoh
Dalam kes yang sedang dipertimbangkan, kadar tindak balas ditentukan oleh persamaan
Tindak balas jenis Untuk beberapa tindak balas penggantian nukleofilik SN persamaan kadar mempunyai bentuk
Dalam kes ini, tindak balas adalah tertib pertama dalam nukleofil dan tertib pertama dalam . Secara umum, ia adalah tindak balas tertib kedua. Ini adalah alasan yang mencukupi untuk mempercayai bahawa peringkat pengehad kadar tindak balas ini ialah proses dwimolekul. Oleh itu, tindak balas jenis yang dipertimbangkan dilambangkan dengan simbol Memandangkan kedua-dua nukleofil dan substrat secara serentak mengambil bahagian dalam peringkat menghadkan kadar tindak balas, kita boleh berfikir bahawa tindak balas ini berlangsung dalam satu peringkat melalui keadaan peralihan (lihat Bahagian 9.2):
Hidrolisis alkil halida primer dalam medium alkali berjalan mengikut mekanisme
Tindak balas ini mempunyai persamaan kinetik berikut:
Setakat ini kita telah mempertimbangkan penggantian nukleofilik hanya pada atom karbon tepu. Penggantian nukleofilik juga boleh dilakukan pada atom karbon tak tepu:
Tindak balas jenis ini dipanggil penggantian asil nukleofilik.
Penggantian elektrofilik. Tindak balas penggantian elektrofilik juga boleh berlaku pada cincin benzena. Dalam jenis penggantian ini, gelang benzena membekalkan dua daripada -elektron yang dinyahlokasikan kepada elektrofil. Dalam kes ini, sebatian perantaraan terbentuk - kompleks elektrofil yang tidak stabil dan kumpulan yang meninggalkan. Untuk perwakilan skematik kompleks sedemikian, bulatan terbuka digunakan, menunjukkan kehilangan dua -elektron:
Contoh tindak balas penggantian elektrofilik ialah penitratan benzena:
Pennitratan benzena dijalankan dalam pemasangan dengan pemeluwap refluks pada suhu 55 hingga 60 ° C menggunakan campuran penitratan. Campuran ini mengandungi jumlah asid nitrik dan sulfurik pekat yang sama. Tindak balas antara asid ini membawa kepada pembentukan kation nitroil
Tindak balas penambahan
Dalam tindak balas jenis ini, elektrofil atau nukleofil ditambah kepada atom karbon tak tepu. Kami akan melihat di sini pada satu contoh setiap penambahan elektrofilik dan penambahan nukleofilik.
Contoh penambahan elektrofilik ialah tindak balas antara hidrogen bromida dan alkena. Untuk mendapatkan hidrogen bromida di makmal, tindak balas antara asid sulfurik pekat dan natrium bromida boleh digunakan (lihat Bahagian 16.2). Molekul hidrogen bromida adalah polar kerana atom bromin mempunyai kesan induktif negatif pada hidrogen. Oleh itu, molekul hidrogen bromida mempunyai sifat asid kuat. Menurut pandangan moden, tindak balas hidrogen bromida dengan alkena berlaku dalam dua peringkat. Pada peringkat pertama, atom hidrogen bercas positif menyerang ikatan berganda, yang bertindak sebagai sumber elektron. Akibatnya, kompleks teraktif dan ion bromida terbentuk:
Ion bromida kemudian menyerang kompleks ini, mengakibatkan pembentukan alkil bromida:
Contoh penambahan nukleofilik ialah penambahan hidrogen sianida kepada mana-mana aldehid atau keton. Pertama, aldehid atau keton dirawat dengan larutan akueus natrium sianida Kemudian jumlah lebihan sebarang asid mineral ditambah, yang membawa kepada pembentukan hidrogen sianida HCN. Ion sianida ialah nukleofil. Ia menyerang atom karbon bercas positif pada kumpulan karbonil aldehid atau keton. Caj positif dan kekutuban kumpulan karbonil adalah disebabkan oleh kesan mesomerik, yang diterangkan di atas. Tindak balas boleh diwakili oleh rajah berikut:
Reaksi penyingkiran
Tindak balas ini adalah kebalikan daripada tindak balas penambahan. Mereka membawa kepada penyingkiran mana-mana atom atau kumpulan atom daripada dua atom karbon yang disambungkan antara satu sama lain dengan ikatan kovalen ringkas, mengakibatkan pembentukan ikatan berganda di antara mereka.
Contoh tindak balas sedemikian ialah penyingkiran hidrogen dan halogen daripada alkil halida:
Untuk menjalankan tindak balas ini, alkil halida dirawat dengan kalium hidroksida dalam alkohol pada suhu 60 °C.
Perlu diingatkan bahawa rawatan alkil halida dengan hidroksida juga membawa kepada penggantian nukleofilik (lihat di atas). Akibatnya, dua tindak balas penggantian dan penyingkiran yang bersaing berlaku serentak, yang membawa kepada pembentukan campuran produk penggantian dan penyingkiran. Manakah antara tindak balas ini akan menjadi dominan bergantung kepada beberapa faktor, termasuk persekitaran di mana tindak balas itu dijalankan. Penggantian nukleofilik alkil halida dilakukan dengan kehadiran air. Sebaliknya, tindak balas penyingkiran dijalankan tanpa ketiadaan air dan pada suhu yang lebih tinggi.
Jadi mari kita katakan sekali lagi!
1. Semasa pembelahan hemolitik ikatan, dua elektron yang dikongsi diedarkan secara sama rata antara atom.
2. Semasa pembelahan ikatan heterolitik, dua elektron yang dikongsi diedarkan secara tidak sekata antara atom.
3. Karbanion ialah ion yang mengandungi atom karbon dengan cas negatif.
4. Karbokation ialah ion yang mengandungi atom karbon dengan cas positif.
5. Kesan pelarut boleh memberi kesan yang ketara ke atas proses kimia dan pemalar keseimbangannya.
6. Kesan persekitaran kimia kumpulan berfungsi dalam molekul terhadap kereaktifan kumpulan berfungsi itu dipanggil kesan struktur.
7. Kesan elektronik dan kesan sterik secara kolektif dipanggil kesan struktur.
8. Dua kesan elektronik yang paling penting ialah kesan induktif dan kesan mesomerik (resonansi).
9. Kesan induktif ialah peralihan ketumpatan elektron dari satu atom ke atom yang lain, yang membawa kepada polarisasi ikatan antara dua atom. Kesan ini boleh menjadi positif atau negatif.
10. Zarah molekul dengan pelbagai ikatan boleh wujud dalam bentuk hibrid resonan antara dua atau lebih struktur resonans.
11. Kesan mesomerik (resonans) terdiri daripada penstabilan hibrid resonan kerana penyahtempatan -elektron.
12. Halangan sterik boleh berlaku apabila kumpulan besar dalam molekul menghalang tindak balas secara mekanikal.
13. Nukleofil ialah zarah yang menyerang atom karbon, membekalkannya dengan pasangan elektronnya. Nukleofil ialah asas Lewis.
14. Elektrofil ialah zarah yang menyerang atom karbon, menerima pasangan elektronnya. Nukleofil ialah asid Lewis.
15. Tindak balas hemolitik ialah tindak balas radikal.
16. Tindak balas heterolitik terutamanya tindak balas ionik.
17. Penggantian mana-mana kumpulan dalam molekul dengan reagen nukleofilik dipanggil penggantian nukleofilik. Kumpulan yang diganti dalam kes ini dipanggil kumpulan meninggalkan.
18. Penggantian elektrofilik pada gelang benzena melibatkan pendermaan dua elektron terdelokalisasi kepada beberapa elektrofil.
19. Dalam tindak balas penambahan elektrofilik, elektrofil ditambah kepada atom karbon tak tepu.
20. Penambahan hidrogen sianida kepada aldehid atau keton adalah contoh penambahan nukleofilik.
21. Dalam tindak balas penyingkiran (penyingkiran), sesetengah atom atau kumpulan atom dipisahkan daripada dua atom karbon yang disambungkan antara satu sama lain melalui ikatan kovalen ringkas. Akibatnya, ikatan berganda terbentuk antara atom karbon ini.
