Реакции замещения
Реакции замещения (англ. substitution reaction) — химические реакции, в которых одни функциональные группы, входящие в состав химического соединения, меняются на другие группы. Реакции замещения обозначают английской буквой «S».
Общий вид реакций замещения:
<math>\mathsf{R\!\!-\!\!X+Y\!\!-\!\!Z}\rightarrow\mathsf{R\!\!-\!\!Y+X\!\!-\!\!Z}</math>
Обычно, один из реагентов, в котором происходит замещение («R-X»), называют субстратом, а другой («Y-Z») — атакующим реагентом. Группа «X» называется уходящей, а группа «Y» — вступающей[1].
Примером реакции замещения может служить фотолитическое хлорирование метана:
В зависимости от способа расщепления связи, реакции замещения делятся на гомолитические (радикальные) и гетеролитические. Последние, в свою очередь, из-за типа атакующего реагента относят к нуклеофильным или электрофильным реакциям[2].
В органической химии реакции замещения имеют важнейшее значение. Детальное изучение типового механизма реакции позволяет не просто предсказать её результат для конкретных реагентов, но и получить представление о выборе оптимальных температурных условий её протекания, подборе растворителя или возможного катализатора.
Содержание
Реакции нуклеофильного замещения
В реакциях нуклеофильного замещения атакующей частицей является нуклеофил, то есть отрицательно заряженная частица или частица со свободной электронной парой. Уходящая группа носит название нуклеофуг.
Реакции нуклеофильного замещения более характерны для алифатических систем.
Общий вид реакций нуклеофильного замещения:
<math>\mathsf{R\!\!-\!\!X+Y^-}\rightarrow\mathsf{R\!\!-\!\!Y+X^-}</math>
Реакции нуклеофильного замещения обозначаются «SN». Обычно, разделяют реакции алифатического (SN) и ароматического (SNAr) нуклеофильного замещения.
Наиболее распространено два типа механизмов реакций нуклеофильного замещения[3]:
- SN1 — мономолекулярное нуклеофильное замещение: двухстадийный процесс — на первой (медленной) стадии образуется промежуточный карбкатион, который на второй (быстрой) стадии реагирует с нуклеофилом.
- SN2 — бимолекулярное нуклеофильное замещение: одностадийный процесс без образования интермедиата.
Примером реакции нуклеофильного замещения может служить гидролиз алкилгалогенидов:
<math>\mathsf{C_2H_5\!\!-\!\!Br+OH^-}\rightarrow\mathsf{C_2H_5\!\!-\!\!OH+Br^-}</math>
Наиболее распространенные нуклеофильные группы[4]:
<math>\mathsf{HO^-, RO^-, RCOO^-, NH_2^-, RNH^-, R_2N^-, HS^-, RS^-, F^-, Cl^-, Br^-, I^-.}</math>
<math>\mathsf{H_2O,\ NH_3,\ R_3N,\ R_2S,\ R_3P,\ ROH,\ RCOOH.}</math>
Реакции электрофильного замещения
В реакциях электрофильного замещения атакующей частицей является электрофил, то есть положительно заряженная частица или частица с дефицитом электронов. Уходящая частица носит название электрофуг.
Реакции электрофильного замещения более характерны для ароматических систем.
Общий вид реакций электрофильного замещения:
<math>\mathsf{R\!\!-\!\!X+Y^+}\rightarrow\mathsf{R\!\!-\!\!Y+X^+}</math>
Реакции электрофильного замещения обозначаются «SE».
Для ароматических систем существует только один (основной) механизм электрофильного замещения SEAr, который включает в себя образование промежуточного положительно заряженного интермедиата, у которого на второй стадии отщепляется уходящая группа[3].
У алифатических соединений встречаются как механизмы SE1, так и SE2, аналогичные механизмам SN1 и SN2.
Пример реакции электрофильного замещения:
Наиболее распространенные электрофильные группы:
<math>\mathsf{H^+, RCO^+, R^+, RN_2^+, R_2NH^+, NO_2^+, Li^+, Cl^+, Br^+, I^+.}</math>
Реакции радикального замещения
В реакциях радикального замещения атакующей частицей являются свободные радикалы.
Общий вид реакций радикального замещения:
<math>\mathsf{R\!\!-\!\!X+Y}\cdot\rightarrow\mathsf{R\!\!-\!\!Y+X}\cdot</math>
Реакции радикального замещения обозначаются «SR».
Примером реакции радикального замещения может служить приведенная выше реакция хлорирования метана.
Напишите отзыв о статье "Реакции замещения"
Примечания
- ↑ Травень В. Ф. Органическая химия, М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. — ISBN 5-94628-068-6.
- ↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/1559.html XuMuK.ru — ЗАМЕЩЕНИЯ РЕАКЦИИ — Химическая энциклопедия]
- ↑ 1 2 Mарч Дж. Органическая химия, пер. с англ., т. 2, — M.: Мир, 1988
- ↑ Нуклеофильные и электрофильные реагенты // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978. (Проверено 18 октября 2012)</span>
</ol>
| ||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Реакции замещения
На сцене были ровные доски по средине, с боков стояли крашеные картины, изображавшие деревья, позади было протянуто полотно на досках. В середине сцены сидели девицы в красных корсажах и белых юбках. Одна, очень толстая, в шелковом белом платье, сидела особо на низкой скамеечке, к которой был приклеен сзади зеленый картон. Все они пели что то. Когда они кончили свою песню, девица в белом подошла к будочке суфлера, и к ней подошел мужчина в шелковых, в обтяжку, панталонах на толстых ногах, с пером и кинжалом и стал петь и разводить руками.
Мужчина в обтянутых панталонах пропел один, потом пропела она. Потом оба замолкли, заиграла музыка, и мужчина стал перебирать пальцами руку девицы в белом платье, очевидно выжидая опять такта, чтобы начать свою партию вместе с нею. Они пропели вдвоем, и все в театре стали хлопать и кричать, а мужчина и женщина на сцене, которые изображали влюбленных, стали, улыбаясь и разводя руками, кланяться.
После деревни и в том серьезном настроении, в котором находилась Наташа, всё это было дико и удивительно ей. Она не могла следить за ходом оперы, не могла даже слышать музыку: она видела только крашеные картоны и странно наряженных мужчин и женщин, при ярком свете странно двигавшихся, говоривших и певших; она знала, что всё это должно было представлять, но всё это было так вычурно фальшиво и ненатурально, что ей становилось то совестно за актеров, то смешно на них. Она оглядывалась вокруг себя, на лица зрителей, отыскивая в них то же чувство насмешки и недоумения, которое было в ней; но все лица были внимательны к тому, что происходило на сцене и выражали притворное, как казалось Наташе, восхищение. «Должно быть это так надобно!» думала Наташа. Она попеременно оглядывалась то на эти ряды припомаженных голов в партере, то на оголенных женщин в ложах, в особенности на свою соседку Элен, которая, совершенно раздетая, с тихой и спокойной улыбкой, не спуская глаз, смотрела на сцену, ощущая яркий свет, разлитый по всей зале и теплый, толпою согретый воздух. Наташа мало по малу начинала приходить в давно не испытанное ею состояние опьянения. Она не помнила, что она и где она и что перед ней делается. Она смотрела и думала, и самые странные мысли неожиданно, без связи, мелькали в ее голове. То ей приходила мысль вскочить на рампу и пропеть ту арию, которую пела актриса, то ей хотелось зацепить веером недалеко от нее сидевшего старичка, то перегнуться к Элен и защекотать ее.
В одну из минут, когда на сцене всё затихло, ожидая начала арии, скрипнула входная дверь партера, на той стороне где была ложа Ростовых, и зазвучали шаги запоздавшего мужчины. «Вот он Курагин!» прошептал Шиншин. Графиня Безухова улыбаясь обернулась к входящему. Наташа посмотрела по направлению глаз графини Безуховой и увидала необыкновенно красивого адъютанта, с самоуверенным и вместе учтивым видом подходящего к их ложе. Это был Анатоль Курагин, которого она давно видела и заметила на петербургском бале. Он был теперь в адъютантском мундире с одной эполетой и эксельбантом. Он шел сдержанной, молодецкой походкой, которая была бы смешна, ежели бы он не был так хорош собой и ежели бы на прекрасном лице не было бы такого выражения добродушного довольства и веселия. Несмотря на то, что действие шло, он, не торопясь, слегка побрякивая шпорами и саблей, плавно и высоко неся свою надушенную красивую голову, шел по ковру коридора. Взглянув на Наташу, он подошел к сестре, положил руку в облитой перчатке на край ее ложи, тряхнул ей головой и наклонясь спросил что то, указывая на Наташу.
– Mais charmante! [Очень мила!] – сказал он, очевидно про Наташу, как не столько слышала она, сколько поняла по движению его губ. Потом он прошел в первый ряд и сел подле Долохова, дружески и небрежно толкнув локтем того Долохова, с которым так заискивающе обращались другие. Он, весело подмигнув, улыбнулся ему и уперся ногой в рампу.
– Как похожи брат с сестрой! – сказал граф. – И как хороши оба!
Шиншин вполголоса начал рассказывать графу какую то историю интриги Курагина в Москве, к которой Наташа прислушалась именно потому, что он сказал про нее charmante.
Первый акт кончился, в партере все встали, перепутались и стали ходить и выходить.
Борис пришел в ложу Ростовых, очень просто принял поздравления и, приподняв брови, с рассеянной улыбкой, передал Наташе и Соне просьбу его невесты, чтобы они были на ее свадьбе, и вышел. Наташа с веселой и кокетливой улыбкой разговаривала с ним и поздравляла с женитьбой того самого Бориса, в которого она была влюблена прежде. В том состоянии опьянения, в котором она находилась, всё казалось просто и естественно.
