Organik kimyada reaksiyonların özellikleri. Organik kimyada kimyasal reaksiyon türleri - Bilgi hipermarketi. Kimyasal reaksiyonların mekanizmalara göre sınıflandırılması
Kimyasal reaksiyonların organik ve inorganik olarak bölünmesi oldukça şartlıdır. Tipik organik reaksiyonlar, reaksiyon sırasında moleküler yapısını değiştiren en az bir organik bileşiğin dahil olduğu reaksiyonları içerir. Bu nedenle, bir organik bileşik molekülünün bir çözücü veya ligand olarak hareket ettiği reaksiyonlar, tipik organik reaksiyonlara ait değildir.
Organik reaksiyonlar ve inorganik olanlar, ortak özelliklerine göre transfer reaksiyonları olarak sınıflandırılabilir:
– tek bir elektron (redoks);
– elektron çiftleri (kompleksleşme reaksiyonları);
– proton (asit-baz reaksiyonları);
– bağ sayısını değiştirmeden atomik gruplar (ikame ve yeniden düzenleme reaksiyonları);
- bağ sayısında değişiklik olan atomik gruplar (toplama, eliminasyon, ayrışma reaksiyonları).
Aynı zamanda, organik reaksiyonların çeşitliliği ve özgünlüğü, diğer kriterlere göre sınıflandırılma ihtiyacına yol açar:
– reaksiyon sırasında partikül sayısındaki değişiklik;
- bağların kopmasının doğası;
– reaktiflerin elektronik yapısı;
- temel aşamaların mekanizması;
– aktivasyon türü;
- özel işaretler;
– reaksiyonların molekülerliği.
1) Reaksiyon sırasında partikül sayısındaki değişime göre (veya substrat dönüşümünün tipine göre), ikame, ekleme, eliminasyon (bölünme), ayrışma ve yeniden düzenleme reaksiyonları ayırt edilir.
Yer değiştirme reaksiyonları durumunda, substrat molekülündeki bir atom (veya atom grubu) başka bir atom (veya atom grubu) ile değiştirilir ve bu da yeni bir bileşiğin oluşumuyla sonuçlanır:
3. Kanal – CH 3 + C1 2 CH 3 – CH2C1 + HC1
etan klor kloroetan hidrojen klorür
3. Kanal – CH2C1 + NaOH (sulu çözelti) CH3 – CH2OH + NaCl
kloroetan sodyum hidroksit etanol sodyum klorür
İkame reaksiyon mekanizmasının sembolünde, Latince S harfi ile gösterilirler (İngilizce “ikame” - ikameden).
Ekleme reaksiyonları sırasında, iki (veya birkaç) molekülden yeni bir madde oluşur. Bu durumda, reaktif bir çoklu bağ (C = C, C C, C = Oh S N) substrat molekülleri:
2. Kanal = CH 2 + HBr → CH 2 Br – 3. Kanal
etilen hidrojen bromür bromoetan
Ekleme reaksiyonları süreçlerinin mekanizmasının sembolizmi dikkate alındığında, bunlar A harfi veya Ad kombinasyonu ile gösterilir (İngilizce "ekleme" - eklemeden).
Eliminasyon (bölünme) reaksiyonunun bir sonucu olarak, substrattan bir molekül (veya parçacık) ayrılır ve çoklu bağ içeren yeni bir organik madde oluşur:
3. Kanal – CH2OHCH2 = CH2 + H2O
etanol etilen su
İkame reaksiyonlarının mekanizmasının sembolünde, E harfi ile gösterilirler (İngilizce "eliminasyondan" - eleme, ayrılma).
Bozunma reaksiyonları, kural olarak, karbon-karbon bağlarının (C – C) ve bir organik maddeden daha basit bir yapıya sahip iki veya daha fazla maddenin oluşumuna yol açar:
3. Kanal –
CH(OH) –
UNSD 
3. Kanal –
CHO + HCOOH
laktik asit asetaldehit formik asit
Yeniden düzenleme, substratın yapısının orijinale izomerik olan, yani moleküler formülü değiştirmeden bir ürünün oluşumuyla değiştiği bir reaksiyondur. Bu tür bir dönüşüm, Latince R harfi ile gösterilir (İngilizce "yeniden düzenleme" - yeniden düzenlemeden).
Örneğin, 1-kloropropan, katalizör olarak alüminyum klorür varlığında 2-kloropropan izomerik bileşiğine yeniden düzenlenir.
3. Kanal – 2. Kanal – 2. Kanal – C1 CH3 – SNS1 – 3. Kanal
1-kloropropan 2-kloropropan
2) Bağ kırmanın doğasına göre homolitik (radikal), heterolitik (iyonik) ve senkron reaksiyonlar ayırt edilir.
Atomlar arasındaki kovalent bağ, bağın elektron çifti iki atom arasında bölünecek şekilde kırılabilir, ortaya çıkan parçacıkların her biri bir elektron alır ve serbest radikaller haline gelir - homolitik bölünmenin gerçekleştiğini söylerler. Bu durumda, reaktif ve substratın elektronları nedeniyle yeni bir bağ oluşur.
Radikal reaksiyonlar özellikle alkanların dönüşümlerinde (klorlama, nitrasyon vb.) yaygındır.
Heterolitik bağ kırma yöntemiyle, ortak bir elektron çifti atomlardan birine aktarılır, ortaya çıkan parçacıklar iyon haline gelir, tamsayılı bir elektrik yüküne sahiptir ve elektrostatik çekim ve itme yasalarına uyar.
Reaktiflerin elektronik doğasına göre, heterolitik reaksiyonlar elektrofilik (örneğin, alkenlerde çoklu bağlar yoluyla ekleme veya aromatik bileşiklerde hidrojen ikamesi) ve nükleofilik (örneğin, halojen türevlerinin hidrolizi veya alkollerin hidrojen halojenürlerle etkileşimi) ayrılır. .
Reaksiyon mekanizmasının radikal mi yoksa iyonik mi olduğu, reaksiyonu destekleyen deneysel koşullar incelenerek belirlenebilir.
Yani, bir homolitik bağ bölünmesinin eşlik ettiği radikal reaksiyonlar:
- serbest radikallerin oluşumu ile kolayca ayrışan maddelerin (örneğin peroksit) varlığında yüksek reaksiyon sıcaklıkları koşulları altında ışınlama h ile hızlandırılır;
- serbest radikallerle (hidrokinon, difenilamin) kolayca reaksiyona giren maddelerin varlığında yavaşlayın;
– genellikle polar olmayan solventlerde veya gaz fazında gerçekleşir;
– genellikle otokatalitiktirler ve bir indüksiyon periyodunun varlığı ile karakterize edilirler.
Heterolitik bağ bölünmesinin eşlik ettiği iyonik reaksiyonlar:
– asit veya bazların varlığında hızlanır ve ışık veya serbest radikallerden etkilenmez;
– serbest radikal süpürücülerden etkilenmezler;
– çözücünün doğası, reaksiyonun hızını ve yönünü etkiler;
- nadiren gaz fazına geçer.
Senkron reaksiyonlar, ara iyon ve radikal oluşumu olmadan ilerler: eski bağların kırılması ve yeni bağların oluşumu eşzamanlı olarak (aynı anda) gerçekleşir. Senkron yanıta bir örnek d'dir. 
yen sentezi - Diels-Alder reaksiyonu.
Bir kovalent bağın homolitik kırılmasını belirtmek için kullanılan özel okun bir elektronun hareketi anlamına geldiğini lütfen unutmayın.
3) Reaktiflerin elektronik doğasına bağlı olarak reaksiyonlar nükleofilik, elektrofilik ve serbest radikal olarak ayrılır.
Serbest radikaller, eşleşmemiş elektronlara sahip elektriksel olarak nötr parçacıklardır, örneğin: Cl , NO 2, 
.
Reaksiyon mekanizması sembolünde, radikal reaksiyonlar R alt simgesi ile gösterilir.
Nükleofilik reaktifler, artan kısmi negatif yüke sahip merkezleri olan tek atomlu veya çok atomlu anyonlar veya elektriksel olarak nötr moleküllerdir. Bunlar, HO - , RO - , Cl - , Br - , RCOO - , CN - , R - , NH3 , C2H5OH, vb. gibi anyonları ve nötr molekülleri içerir.
Reaksiyon mekanizması sembolünde, radikal reaksiyonlar N alt simgesi ile gösterilir.
Elektrofilik reaktifler, kendi başlarına veya bir katalizör varlığında bir elektron çifti veya negatif yüklü molekül merkezleri için artan bir afiniteye sahip olan katyonlar, basit veya karmaşık moleküllerdir. Bunlar H + , Cl + , + NO 2 , + SO 3 H, R + katyonlarını ve serbest orbitalleri olan molekülleri içerir: AlCl 3 , ZnCl 2 , vb.
Mekanizma sembolünde, elektrofilik reaksiyonlar E alt simgesi ile gösterilir.
Nükleofiller elektron donörleridir ve elektrofiller onların alıcılarıdır.
Elektrofilik ve nükleofilik reaksiyonlar asit-baz olarak düşünülebilir; Bu yaklaşım, genelleştirilmiş asitler ve bazlar teorisine dayanmaktadır (Lewis asitleri bir elektron çifti alıcısıdır, Lewis bazları bir elektron çifti vericisidir).
Bununla birlikte, elektrofiliklik ve asitlik kavramları ile nükleofiliklik ve baziklik kavramları arasında ayrım yapılmalıdır, çünkü bunlar aynı değildir. Örneğin, baziklik bir protona olan afiniteyi yansıtır ve nükleofilisite çoğunlukla bir karbon atomuna olan afinite olarak tahmin edilir:
OH - + H + H 2 O hidroksit iyonu baz olarak
OH - + CH3 + CH3OH hidroksit iyonu bir nükleofil olarak
4) Temel aşamaların mekanizmasına bağlı olarak, organik bileşiklerin reaksiyonları çok farklı olabilir: nükleofilik ikame S N, elektrofilik ikame S E, serbest radikal ikamesi S R, çiftli eliminasyon veya E'nin eliminasyonu, Ad E'nin nükleofilik veya elektrofilik ilavesi ve Reklam N, vb.
5) Aktivasyon tipine göre reaksiyonlar katalitik, katalitik olmayan ve fotokimyasal olarak ayrılır.
Katalitik reaksiyonlar, bir katalizörün varlığını gerektiren reaksiyonlardır. Bir asit katalizör görevi görürse, asit katalizinden bahsediyoruz. Asit katalizli reaksiyonlar, örneğin, esterlerin oluşumu ile esterleşme reaksiyonlarını, doymamış bileşiklerin oluşumu ile alkollerin dehidrasyonunu vb. içerir.
Katalizör bir baz ise, o zaman bazik katalizden söz ederiz (aşağıda gösterildiği gibi, bu triaçilgliserollerin metanolizinde tipiktir).
Katalitik olmayan reaksiyonlar, bir katalizörün varlığını gerektirmeyen reaksiyonlardır. Sadece artan sıcaklıkla hızlanırlar, bu nedenle terim yaygın olarak kullanılmasa da bazen termal olarak adlandırılırlar. Bu reaksiyonlardaki başlangıç reaktifleri oldukça polar veya yüklü parçacıklardır. Bunlar örneğin hidroliz reaksiyonları, asit-baz etkileşimleri olabilir.
Fotokimyasal reaksiyonlar ışınlama ile aktive edilir (fotonlar, h); bu reaksiyonlar, önemli ısıtma ile bile karanlıkta ilerlemez. Işınlama işleminin verimliliği, absorbe edilen bir ışık kuantumu başına reaksiyona giren reaktif moleküllerinin sayısı olarak tanımlanan kuantum verimi ile ölçülür. Bazı reaksiyonlar, birden az bir kuantum verimi ile karakterize edilir, diğerleri için, örneğin, alkan halojenasyonunun zincir reaksiyonları için bu verim 106'ya ulaşabilir.
6) Belirli özelliklere göre, reaksiyonların sınıflandırılması son derece çeşitlidir: hidrasyon ve dehidrasyon, hidrojenasyon ve dehidrojenasyon, nitrasyon, sülfonasyon, halojenasyon, asilasyon, alkilasyon, karboksilasyon ve dekarboksilasyon, enolizasyon, döngülerin kapanması ve açılması, izomerizasyon, oksidatif bozunma, piroliz, polimerizasyon, yoğuşma ve diğerleri
7) Bir organik reaksiyonun molekülerliği, reaksiyonun hızını belirleyen en yavaş aşamasında kovalent bağlarda gerçek bir değişimin meydana geldiği moleküllerin sayısı ile belirlenir. Aşağıdaki reaksiyon türleri vardır:
- monomoleküler - bir molekül sınırlama aşamasına katılır;
- bimoleküler - böyle iki molekül vardır, vb.
Üçün üzerindeki molekülerlik, kural olarak mevcut değildir. Bunun istisnası, topokimyasal (katı faz) reaksiyonlardır.
Molekülerlik, uygun sayı eklenerek reaksiyon mekanizmasının sembolüne yansıtılır, örneğin: S N 2 - nükleofilik bimoleküler ikame, S E 1 - elektrofilik monomoleküler ikame; E1 - monomoleküler eliminasyon, vb.
Birkaç örneğe bakalım.
örnek 1. Alkanlardaki hidrojen atomları, halojen atomları ile değiştirilebilir:
CH 4 + C1 2 CH 3 C1 + HC1
Reaksiyon bir zincir radikal mekanizması ile ilerler (saldıran partikül klor radikali C1'dir). ). Bu nedenle, reaktiflerin elektronik doğası gereği, bu bir serbest radikal reaksiyonudur; partikül sayısındaki değişime göre - ikame reaksiyonu; bağ kopmasının doğasına göre - bir homolitik reaksiyon; aktivasyon türü - fotokimyasal veya termal; belirli gerekçelerle - halojenasyon; reaksiyon mekanizması - S R .
Örnek 2. Alkanlardaki hidrojen atomları bir nitro grubu ile değiştirilebilir. Bu reaksiyona nitrasyon reaksiyonu denir ve şemayı takip eder:
R – H + H O – NO 2 R – NO2 + H2O
Alkanlardaki nitrasyon reaksiyonu da bir zincir radikal mekanizmasını takip eder. Bu nedenle, reaktiflerin elektronik doğası gereği, bu bir serbest radikal reaksiyonudur; partikül sayısındaki değişime göre - ikame reaksiyonu; bağ kopmasının doğasına göre - homolitik; aktivasyon türü - termal; belirli gerekçelerle - nitrasyon; mekanizmaya göre - S R .
Örnek 3. Alkenler, çift bağa kolayca bir hidrojen halojenür bağlar:
3. Kanal – CH = CH 2 + HBr → CH 3 – CHBr – CH3 .
Reaksiyon, elektrofilik ekleme mekanizmasına göre ilerleyebilir, bu, reaktiflerin elektronik doğasına göre reaksiyonun elektrofilik olduğu anlamına gelir (saldıran partikül H+'dır); partikül sayısındaki değişime göre - ekleme reaksiyonu; bağın kopmasının doğasına göre - heterolitik; belirli gerekçelerle - hidrohalojenasyon; mekanizmaya göre - Ad E .
Peroksitlerin varlığında aynı reaksiyon radikal bir mekanizma ile ilerleyebilir, daha sonra reaktiflerin elektronik yapısı nedeniyle reaksiyon radikal olacaktır (saldıran partikül - Br ); partikül sayısındaki değişime göre - ekleme reaksiyonu; bağ kopmasının doğasına göre - homolitik; belirli gerekçelerle - hidrohalojenasyon; mekanizmaya göre - Ad R .
Örnek 4. Alkil halojenürlerin alkali hidrolizinin reaksiyonu, bimoleküler nükleofilik ikame mekanizmasına göre ilerler.
CH3 CH2I + NaOH CH3CH2OH + NaI
Bu nedenle, reaktiflerin elektronik doğası gereği, reaksiyon nükleofiliktir (saldıran partikül - OH -); partikül sayısındaki değişime göre - ikame reaksiyonu; bağ kopmasının doğasına göre - belirli özelliklere göre heterolitik - hidroliz; mekanizmaya göre - S N 2.
Örnek 5. Alkil halojenürler, alkalilerin alkollü çözeltileri ile etkileşime girdiğinde, alkenler oluşur.
CH3CH2CH2Br 
[CH3CH2C+H2] CH3CH =
CH2 + H +
Bunun nedeni, ortaya çıkan karbokasyonun, alkoldeki konsantrasyonu önemsiz olan bir hidroksil iyonunun eklenmesiyle değil, komşu karbon atomundan bir protonun ortadan kaldırılmasıyla stabilize edilmesidir. Parçacık sayısını değiştirerek reaksiyon - ayrılma; bağın kopmasının doğasına göre - heterolitik; belirli gerekçelerle - dehidrohalojenasyon; mekanizmaya göre - E'nin ortadan kaldırılması.
sınav soruları
1. Organik reaksiyonların sınıflandırıldığı işaretleri listeleyin.
2. Aşağıdaki reaksiyonlar nasıl sınıflandırılabilir:
- toluenin sülfonasyonu;
– etanol ve sülfürik asidin etilen oluşumu ile etkileşimi;
– propenin brominasyonu;
- bitkisel yağdan margarin sentezi.
Çoğu zaman, organik reaksiyonlar, reaksiyona giren partiküllerdeki kimyasal bağların kırılma tipine göre sınıflandırılır. Bunlardan iki büyük reaksiyon grubu ayırt edilebilir - radikal ve iyonik.
radikal reaksiyonlar- bunlar kovalent bir bağın hemolitik kopmasıyla giden süreçlerdir. Hemolitik kopma sırasında, bir bağ oluşturan bir çift elektron, oluşan parçacıkların her biri bir elektron alacak şekilde bölünür. Hemolitik rüptür sonucunda serbest radikaller oluşur: />
X :Y→X. +.Y
Eşlenmemiş elektrona sahip nötr atom veya parçacık denir. serbest radikal.
İyonik reaksiyonlar ile gerçekleşen süreçlerdir. heterolitik Kovalent bağların kopması, her iki bağ elektronunun da önceden bağlanmış parçacıklardan biriyle kalması.
X:Y → X + + :Y —
Sonuç olarak heterolitik bağ kırıldığında, yüklü parçacıklar elde edilir: nükleofilik ve elektrofilik.
Nükleofilik parçacık (nükleofil) dış elektronik düzeyde bir çift elektrona sahip bir parçacıktır. Elektron çifti nedeniyle, nükleofil yeni bir kovalent bağ oluşturabilir.
Elektrofilik parçacık (elektrofil) dış elektronik düzeyde serbest yörüngesi olan bir parçacıktır. Elektrofil, etkileşime girdiği parçacığın elektronları nedeniyle bir kovalent bağ oluşumu için doldurulmamış, boş orbitalleri temsil eder.
Bir karbon atomu üzerinde pozitif yüklü parçacıklara karbokasyon denir.
Başka bir sınıflandırmaya göre, organik reaksiyonlar, moleküllerin termal hareketleri sırasında çarpışmalarının sonucu olan termal ve moleküllerin bir ışık kuantumu Av'u emerek daha yüksek enerji durumlarına gittikleri ve daha sonra kimyasal dönüşümlere uğradıkları fotokimyasal olarak ayrılır. Aynı başlangıç bileşikleri için, termal ve fotokimyasal reaksiyonlar genellikle farklı ürünlere yol açar. Burada klasik bir örnek, benzenin termal ve fotokimyasal klorlanmasıdır - ilk durumda, klorobenzen, ikinci durumda heksaklorosikloheksan oluşur.
Ek olarak, organik kimyada reaksiyonlar genellikle inorganik kimyadakiyle aynı şekilde sınıflandırılır. yapısal özellik. Organik kimyada, tüm yapısal değişiklikler, reaksiyona dahil olan karbon atomuna (veya atomlarına) göre değerlendirilir. En yaygın dönüşüm türleri şunlardır:
1) R-CH=CH2 + XY/>→ RCHX-CH2Y eklenmesi;
2) ikame R-CH2X + Y/>→ R-CH2Y + X;
3) R-CHX-CH2Y/>→ R-CH=CH2 + XY'nin bölünmesi;
(eliminasyon)
4) polimerizasyon n (CH 2 \u003d CH 2) /> → (-CH 2 -CH 2 -) n
Çoğu durumda, elimine edilecek molekül, komşu karbon atomlarından ayrılan iki parçacığın kombinasyonu ile oluşturulur. Böyle bir sürece denir 1,2-eliminasyon.
Yukarıdaki dört basit mekanizma tipine ek olarak, reaksiyonlar, pratikte aşağıda verilen bazı reaksiyon sınıfları için aşağıdaki tanımlamalar kullanılmaktadır.
Oksidasyon, bir oksitleyici reaktifin etkisi altında, bir maddenin oksijenle (veya halojen gibi başka bir elektronegatif elementle) birleştiği veya hidrojen kaybettiği (su veya moleküler hidrojen şeklinde) bir reaksiyondur.
Oksitleyici reaktifin etkisi (oksidasyon) reaksiyon şemasında [O] sembolü ile gösterilir ve indirgeyici reaktifin etkisi (indirgeme) [H] sembolü ile gösterilir.
Hidrojenasyon, indirgemenin özel bir durumu olan bir reaksiyondur. Hidrojen, bir katalizör varlığında çoklu bağa veya aromatik çekirdeğe eklenir. />
Yoğunlaşma, zincir büyümesinin meydana geldiği bir reaksiyondur. Önce bağlanma meydana gelir, ardından genellikle eliminasyon gelir.
Piroliz, bir bileşiğin havanın yokluğunda (ve genellikle düşük basınç altında) bir veya daha fazla ürün oluşturmak üzere termal bozunmaya uğradığı bir reaksiyondur. Pirolize bir örnek, kömürün termal bozunmasıdır. Bazen piroliz yerine "kuru damıtma" terimi kullanılır (taş kömürünün ayrışması durumunda "karbonizasyon" terimi de kullanılır).
Bazı reaksiyonlar isimlerini yol açtıkları ürünlerden alır. Yani, eğer moleküle bir metil grubu eklenirse, o zaman asetil ise metilasyon hakkında konuşurlar - o zaman asetilasyon hakkında, eğer klor ise - o zaman hakkında klorlama vb.
>> Kimya: Organik kimyada kimyasal reaksiyon türleri
Organik maddelerin reaksiyonları resmi olarak dört ana tipe ayrılabilir: ikame, ekleme, eliminasyon (eliminasyon) ve yeniden düzenleme (izomerizasyon). Organik bileşiklerin tüm reaksiyon çeşitliliğinin, önerilen sınıflandırma çerçevesine indirgenemeyeceği açıktır (örneğin, yanma reaksiyonları). Bununla birlikte, böyle bir sınıflandırma, inorganik kimya dersinden zaten aşina olduğunuz inorganik maddeler arasında meydana gelen reaksiyonların sınıflandırmalarıyla analojiler kurmaya yardımcı olacaktır.
Kural olarak, reaksiyona katılan ana organik bileşiğe substrat denir ve reaksiyonun diğer bileşeni şartlı olarak bir reaktif olarak kabul edilir.
ikame reaksiyonları
Orijinal moleküldeki (substrat) bir atom veya atom grubunun başka atomlar veya atom gruplarıyla yer değiştirmesiyle sonuçlanan reaksiyonlara ikame reaksiyonları denir.
Yer değiştirme reaksiyonları, örneğin alkanlar, sikloalkanlar veya arenler gibi doymuş ve aromatik bileşikleri içerir.
Bu tür reaksiyonlara örnekler verelim.
Organik kimya, çoğunlukla organik bileşiklerden oluşan bitki ve hayvan organizmalarından ekstrakte edilen maddelerin incelenmesi sürecinde ortaya çıktı. Bu tür bileşiklerin (organizma - organik) tamamen tarihsel adını belirleyen şey budur. Bazı organik kimya teknolojileri eski zamanlarda ortaya çıktı, örneğin, alkollü ve asetik fermantasyon, organik çivit ve alizarin boyalarının kullanımı, deri tabaklama işlemleri, vb. Uzun bir süre kimyagerler sadece organik bileşikleri izole edip analiz edebildiler, ancak yapamadılar. onları yapay olarak elde edin, sonuç olarak, organik bileşiklerin ancak canlı organizmaların yardımıyla elde edilebileceği inancı ortaya çıktı.
19. yüzyılın ikinci yarısından itibaren. organik sentez yöntemleri yoğun bir şekilde gelişmeye başladı ve bu da yerleşik sanrıların kademeli olarak üstesinden gelmeyi mümkün kıldı. İlk kez, laboratuvarda organik bileşiklerin sentezi Friedrich Wehler tarafından gerçekleştirildi (1824-1828 döneminde), siyanojeni hidrolize ederken, daha önce bitkilerden izole edilmiş olan oksalik asit ve amonyum siyanatı ısıtırken elde etti. , molekülün yeniden düzenlenmesi nedeniyle ( santimetre. ISOMERIA) canlı organizmaların atık ürünü olan üre aldı (Şekil 1. Organik bileşiklerin ilk sentezi).
Artık canlı organizmalarda bulunan bileşiklerin çoğu laboratuvarda elde edilebiliyor, ayrıca kimyagerler sürekli olarak canlı doğada bulunmayan organik bileşikler elde ediyor.
Organik kimyanın bağımsız bir bilim olarak oluşumu, kimyagerlerin çabaları sayesinde organik bileşiklerin yapısı hakkında fikirlerin oluşmaya başladığı 19. yüzyılın ortalarında gerçekleşti. En dikkate değer rol, E. Frankland (değerlik kavramını tanımladı), F. Kekule (karbonun tetravalansını ve benzenin yapısını kurdu), A. Cooper'ın (değerlik çizgisinin sembolünü sundu) eserleri tarafından oynandı. bugün hala kullanılmaktadır, yapısal formülleri tasvir ederken atomları birleştirir ) , A.M. Butlerov (bir bileşiğin özelliklerinin sadece bileşimi tarafından değil, aynı zamanda atomların bağlanma sırasına göre belirlendiği konuma dayanan bir kimyasal yapı teorisi yarattı).
Organik kimyanın gelişimindeki bir sonraki önemli aşama, kimyagerlerin düşünce biçimini değiştiren ve yapısal formüllerin düz bir görüntüsünden atomların uzaysal düzenine geçmeyi öneren J. Van't Hoff'un çalışmasıyla ilişkilidir. bir molekül, sonuç olarak, kimyagerler molekülleri hacimsel cisimler olarak görmeye başladılar.
Organik bileşiklerdeki kimyasal bağların doğası hakkındaki fikirler ilk olarak, bir moleküldeki atomların elektronların yardımıyla bağlandığını öne süren G. Lewis tarafından formüle edildi: bir çift genelleştirilmiş elektron basit bir bağ oluşturur ve iki veya üç çift oluşur. sırasıyla ikili ve üçlü bağ. Elektron yoğunluğunun moleküllerdeki dağılımı (örneğin, elektronegatif atomların O, Cl, vb. etkisi altında yer değiştirmesi) göz önüne alındığında, kimyagerler birçok bileşiğin reaktivitesini açıklayabildiler, yani. belirli reaksiyonlara katılma olasılığı.
Kuantum mekaniği tarafından belirlenen elektronun özelliklerinin hesaplanması, moleküler orbitaller kavramını kullanarak kuantum kimyasının gelişmesine yol açtı. Şimdi birçok örnekte tahmin gücünü gösteren kuantum kimyası, deneysel organik kimya ile başarılı bir şekilde işbirliği yapıyor.
Küçük bir grup karbon bileşiği organik olarak sınıflandırılmaz: karbonik asit ve tuzları (karbonatlar), hidrosiyanik asit HCN ve tuzları (siyanürler), metal karbürler ve inorganik kimya tarafından incelenen diğer bazı karbon bileşikleri.
Organik kimyanın temel özelliği, karbon atomlarının birbirleriyle neredeyse sınırsız sayıda birleşerek zincirler ve döngüler şeklinde moleküller oluşturma yeteneği nedeniyle ortaya çıkan olağanüstü çeşitlilikteki bileşiklerdir. Karbon atomları arasına oksijen, nitrojen vb. atomlarının dahil edilmesiyle daha da fazla çeşitlilik elde edilir.Aynı bileşime sahip moleküllerin farklı bir yapıya sahip olabilmesi nedeniyle izomerizm olgusu, organik bileşiklerin çeşitliliğini daha da artırır. Artık 10 milyondan fazla organik bileşik biliniyor ve sayıları yılda 200-300 bin artıyor.
Organik bileşiklerin sınıflandırılması.
Sınıflandırmanın temeli olarak hidrokarbonlar alınır, organik kimyada temel bileşikler olarak kabul edilirler. Diğer tüm organik bileşikler, türevleri olarak kabul edilir.
Hidrokarbonları sistematize ederken, karbon iskeletinin yapısı ve karbon atomlarını bağlayan bağların türü dikkate alınır.
I. ALİFATİK (aleifhatos. Yunan petrol) hidrokarbonlar lineer veya dallı zincirlerdir ve siklik fragmanlar içermezler, iki büyük grup oluştururlar.
1. Doymuş veya doymuş hidrokarbonlar (hiçbir şey bağlayamadıklarından böyle adlandırılırlar), basit bağlarla birbirine bağlanmış ve hidrojen atomlarıyla çevrili karbon atomu zincirleridir (Şekil 1). Zincirin dalları olması durumunda, isme bir önek eklenir. aynı. En basit doymuş hidrokarbon metandır ve bu bileşiklerin birçoğu onunla başlar.
Pirinç. 2. DOYMUŞ HİDROKARBONLAR
Doymuş hidrokarbonların ana kaynakları petrol ve doğal gazdır. Doymuş hidrokarbonların reaktivitesi çok düşüktür, sadece halojenler veya nitrik asit gibi en agresif maddelerle reaksiyona girebilirler. Doymuş hidrokarbonlar hava erişimi olmadan 450 °C'nin üzerine ısıtıldığında C-C bağları kırılır ve karbon zinciri kısaltılmış bileşikler oluşur. Oksijen varlığında yüksek sıcaklığa maruz kalma, CO2 ve suya tam yanmalarına yol açar, bu da gazlı (metan - propan) veya sıvı motor yakıtı (oktan) olarak etkin bir şekilde kullanılmalarını sağlar.
Bir veya daha fazla hidrojen atomu, bazı fonksiyonel (yani, sonraki dönüşümleri yapabilen) grupla değiştirildiğinde, karşılık gelen hidrokarbon türevleri oluşur. C-OH grubunu içeren bileşiklere alkoller, HC=O - aldehitler, COOH - karboksilik asitler denir ("karboksilik" kelimesi, bunları sıradan mineral asitlerden, örneğin hidroklorik veya sülfürikten ayırmak için eklenir). Bir bileşik aynı anda çeşitli fonksiyonel gruplar içerebilir, örneğin COOH ve NH2, bu tür bileşiklere amino asitler denir. Halojenlerin veya nitro gruplarının hidrokarbon bileşimine eklenmesi, sırasıyla halojen veya nitro türevlerine yol açar (Şekil 3).
Pirinç. 4. DOYMUŞ HİDROKARBON ÖRNEKLERİ fonksiyonel gruplarla
Gösterilen tüm hidrokarbon türevleri, büyük organik bileşik grupları oluşturur: alkoller, aldehitler, asitler, halojen türevleri, vb. Molekülün hidrokarbon kısmı çok düşük reaktiviteye sahip olduğundan, bu tür bileşiklerin kimyasal davranışı -OH, -COOH, -Cl, -NO2, vb. fonksiyonel grupların kimyasal özellikleri ile belirlenir.
2. Doymamış hidrokarbonlar, ana zincir yapısının doymuş hidrokarbonlarla aynı varyantlarına sahiptir, ancak karbon atomları arasında ikili veya üçlü bağlar içerir (Şekil 6). En basit doymamış hidrokarbon etilendir.
Pirinç. 6. doymamış hidrokarbonlar
Doymamış hidrokarbonlar için en tipik olanı, çeşitli organik bileşiklerin bazında sentezlenmesini mümkün kılan çoklu bir bağ (Şekil 8) ile eklenmesidir.
Pirinç. sekiz. REAKTİF EKLEMEçoklu bağ ile doymamış bileşiklere
Çift bağlı bileşiklerin bir diğer önemli özelliği de polimerleşebilmeleridir (Şekil 9). Bu durumda çift bağlar açılarak uzun hidrokarbon zincirlerinin oluşmasına neden olur.
Pirinç. dokuz. ETİLEN POLİMERİZASYONU
Daha önce bahsedilen fonksiyonel grupların, doymuş hidrokarbonlarda olduğu gibi, doymamış hidrokarbonların bileşimine dahil edilmesi, aynı zamanda ilgili organik bileşiklerin büyük gruplarını oluşturan ilgili türevlere yol açar - doymamış alkoller, aldehitler, vb. (Şek. 10).
Pirinç. on. doymamış hidrokarbonlar fonksiyonel gruplarla
Gösterilen bileşikler için basitleştirilmiş isimler verilmiş, çoklu bağların ve fonksiyonel grupların moleküldeki tam konumu, özel olarak geliştirilmiş kurallara göre derlenen bileşik adında belirtilmiştir.
Bu tür bileşiklerin kimyasal davranışı, hem çoklu bağların özellikleri hem de fonksiyonel grupların özellikleri ile belirlenir.
II. KARBOSİKLİK HİDROKARBONLAR, yalnızca karbon atomları tarafından oluşturulan siklik parçalar içerir. İki büyük grup oluştururlar.
1. Alisiklik (yani aynı anda hem alifatik hem de siklik) hidrokarbonlar. Bu bileşiklerde siklik fragmanlar hem tekli hem de çoklu bağlar içerebilir, ayrıca bileşikler birkaç siklik fragman içerebilir, bu bileşiklerin adına "siklo" ön eki eklenir, en basit alisiklik bileşik siklopropandır (Şekil 12).
Pirinç. 12. ALİKLİK HİDROKARBONLAR
Yukarıda gösterilenlere ek olarak, siklik fragmanları bağlamak için başka seçenekler de vardır, örneğin, bir ortak atoma sahip olabilirler (spirosiklik bileşikler olarak adlandırılırlar) veya iki veya daha fazla atomun ortak olacağı şekilde bağlanabilirler. her iki döngüye (bisiklik bileşikler), üç veya daha fazla döngünün birleştirilmesiyle hidrokarbon çerçevelerinin oluşumu da mümkündür (Şekil 14).
Pirinç. on dört. ÇEVRİMLERİ BAĞLAMA SEÇENEKLERİ alisiklik bileşiklerde: spirocycles, bisikletler ve çerçeveler. Spiro ve bisiklik bileşiklerin adları, aynı toplam karbon atomu sayısını içeren alifatik hidrokarbonun, örneğin şekilde gösterilen spirosiklin sekiz karbon atomu içerdiğini gösterir, bu nedenle adı "oktan" kelimesi temelinde oluşturulmuştur. . Adamantan'da atomlar, adını belirleyen elmasın kristal kafesinde olduğu gibi düzenlenir ( Yunan adamantos - elmas)
Birçok mono- ve bisiklik alisiklik hidrokarbonlar ve ayrıca adamantan türevleri, yağın bir parçasıdır, genelleştirilmiş adları naftenlerdir.
Kimyasal özellikler açısından, alisiklik hidrokarbonlar karşılık gelen alifatik bileşiklere yakındır, ancak döngüsel yapılarıyla ilişkili ek bir özelliğe sahiptirler: küçük halkalar (3-6 üyeli) bazı reaktifler eklenerek açılabilir (Şekil 15). ).
Pirinç. on beş. ALİKLİK HİDROKARBONLARIN REAKSİYONLARI, döngünün açılması ile devam ediyor
Alisiklik hidrokarbonların bileşimine çeşitli fonksiyonel grupların eklenmesi, karşılık gelen türevlere yol açar - alkoller, ketonlar, vb. (Şek. 16).
Pirinç. on altı. ALİKLİK HİDROKARBONLAR fonksiyonel gruplarla
2. İkinci büyük karbosiklik bileşik grubu, benzen tipi aromatik hidrokarbonlardan oluşur, yani. bileşimlerinde bir veya daha fazla benzen halkası içeren (benzen olmayan tipte aromatik bileşikler de vardır ( santimetre. AROMATİKLİK). Bununla birlikte, doymuş veya doymamış hidrokarbon zincirlerinin parçalarını da içerebilirler (Şekil 18).
Pirinç. on sekiz. AROMATİK HİDROKARBONLAR.
Benzen halkalarının birbirine lehimlenmiş gibi göründüğü bir grup bileşik vardır, bunlar yoğunlaştırılmış aromatik bileşikler olarak adlandırılır (Şekil 20).
Pirinç. 20. YOĞUN AROMATİK BİLEŞİKLER
Yoğunlaştırılmış olanlar (naftalin ve türevleri) dahil olmak üzere birçok aromatik bileşik, yağın bir parçasıdır, bu bileşiklerin ikinci kaynağı kömür katranıdır.
Benzen döngüleri, büyük zorluklarla ve zorlu koşullar altında gerçekleşen ekleme reaksiyonları ile karakterize edilmez, bunlar için en tipik reaksiyonlar hidrojen atomlarının yer değiştirme reaksiyonlarıdır (Şekil 21).
Pirinç. 21. İKAME REAKSİYONLARI aromatik çekirdekteki hidrojen atomları.
Benzen çekirdeğine (Şekil 21) bağlı fonksiyonel gruplara (halojen, nitro ve asetil grupları) ek olarak, diğer gruplar da dahil edilebilir, bu da aromatik bileşiklerin büyük sınıflarını oluşturan karşılık gelen türevleriyle sonuçlanır (Şekil 22). organik bileşikler - fenoller, aromatik aminler, vb.
Pirinç. 22. AROMATİK BİLEŞİKLER fonksiyonel gruplarla Ne-OH grubunun aromatik çekirdekteki bir karbon atomuna bağlı olduğu bileşiklere, bu tür bileşiklere alkol adı verilen alifatik bileşiklerin aksine fenoller denir.
III. HETEROSİKLİK HİDROKARBONLAR halkada (karbon atomlarına ek olarak) çeşitli heteroatomlar içerir: O, N, S. Halkalar çeşitli boyutlarda olabilir, hem tekli hem de çoklu bağların yanı sıra heterosikle bağlı hidrokarbon ikame edicileri içerir. Heterosiklenin benzen halkasına "lehimlendiği" seçenekler vardır (Şekil 24).
Pirinç. 24. HETEROSİKLİK BİLEŞİKLER. İsimleri tarihsel olarak gelişmiştir, örneğin, furan adını kepekten elde edilen furan aldehit - furfural'dan almıştır ( en. kürk - kepek). Gösterilen tüm bileşikler için, ekleme reaksiyonları zordur ve ikame reaksiyonları oldukça kolaydır. Dolayısıyla bunlar benzen olmayan tipte aromatik bileşiklerdir.
Bu sınıftaki bileşiklerin çeşitliliği, heterosiklin döngüde iki veya daha fazla heteroatom içerebilmesi gerçeğinden dolayı daha da artar (Şekil 26).
Pirinç. 26. HETEROSİKLLER iki veya daha fazla heteroatomlu.
Daha önce ele alınan alifatik, alisiklik ve aromatik hidrokarbonlar ile aynı şekilde heterosikller de çeşitli fonksiyonel gruplar (-OH, -COOH, -NH2, vb.) içerebilir ve bazı durumlarda çevrimdeki heteroatom da şu şekilde kabul edilebilir: fonksiyonel grup, çünkü karşılık gelen dönüşümlerde yer alabilir (Şekil 27).
Pirinç. 27. HETEROATOM N fonksiyonel bir grup olarak Son bileşiğin adındaki "N" harfi, metil grubunun hangi atoma bağlı olduğunu gösterir.
Organik kimyanın reaksiyonları.
İyonların yüksek oranda (bazen anında) etkileştiği inorganik kimya reaksiyonlarının aksine, kovalent bağlar içeren moleküller genellikle organik bileşiklerin reaksiyonlarına katılır. Sonuç olarak, tüm etkileşimler iyonik bileşikler durumunda olduğundan (bazen onlarca saat), genellikle yüksek sıcaklıklarda ve süreci hızlandıran maddelerin - katalizörlerin varlığında olduğundan çok daha yavaş ilerler. Birçok reaksiyon ara aşamalardan geçerek veya birkaç paralel yönde ilerler, bu da istenen bileşiğin veriminde belirgin bir düşüşe yol açar. Bu nedenle, reaksiyonları tanımlarken (inorganik kimyada geleneksel olarak kabul edilen) sayısal katsayılı denklemler yerine, stokiyometrik oranlar belirtilmeden reaksiyon şemaları sıklıkla kullanılır.
Büyük organik reaksiyon sınıflarının adı genellikle aktif reaktifin kimyasal yapısıyla veya bileşiğe katılan organik grubun tipiyle ilişkilendirilir:
a) halojenasyon - bir halojen atomunun eklenmesi (Şekil 8, ilk reaksiyon şeması),
b) hidroklorinasyon, yani. HCl'ye maruz kalma (Şekil 8, ikinci reaksiyon şeması)
c) nitrasyon - nitro grubu NO2'nin tanıtılması (Şekil 21, reaksiyonun ikinci yönü)
d) metalizasyon - bir metal atomunun girişi (Şekil 27, ilk aşama)
a) alkilasyon - bir alkil grubunun eklenmesi (Şekil 27, ikinci aşama)
b) asilasyon - RC(O)- asil grubunun tanıtımı (Şekil 27, ikinci aşama)
Bazen reaksiyonun adı, örneğin siklizasyon - bir döngünün oluşumu, desiklizasyon - döngünün açılması gibi molekülün yeniden düzenlenmesinin özelliklerini gösterir (Şekil 15).
Yoğunlaşma reaksiyonları ile büyük bir sınıf oluşur ( enlem. kondensatio - sıkıştırma, kalınlaşma), kolayca çıkarılabilen inorganik veya organik bileşiklerin eşzamanlı oluşumu ile yeni CC bağlarının oluşturulduğu. Su salınımının eşlik ettiği yoğuşmaya dehidrasyon denir. Yoğunlaşma süreçleri molekül içi olarak, yani tek bir molekül içinde de gerçekleşebilir (Şekil 28).
Pirinç. 29. ELİMASYON REAKSİYONLARI
Aşağıda, ısıtma üzerine farklı türde işlemlerin meydana geldiği bir bileşik örneği ile gösterilen, birkaç tip dönüşüm birlikte gerçekleştirildiğinde varyantlar mümkündür. Musik asidin termal yoğunlaşması sırasında (Şekil 30), intramoleküler dehidrasyon ve ardından CO2'nin eliminasyonu gerçekleşir.
Pirinç. otuz. MUKİK ASİT DÖNÜŞÜMÜ(palamut şurubundan elde edilir) pirosusik aside dönüştürülür, mukusun ısıtılmasıyla elde edildiği için bu şekilde adlandırılır. Pirosmukus asit, bir heterosiklik bileşiktir - bağlı bir fonksiyonel (karboksil) grubu olan furan. Reaksiyon sırasında C-O, C-H bağları kırılır ve yeni C-H ve C-C bağları oluşur.
Bileşimi değiştirmeden molekülün yeniden düzenlenmesinin gerçekleştiği reaksiyonlar vardır ( santimetre. İZOMERİZASYON).
Organik kimyada araştırma yöntemleri.
Modern organik kimya, element analizine ek olarak birçok fiziksel araştırma yöntemini kullanır. En karmaşık madde karışımları, çözeltilerin veya maddelerin buharlarının bir sorbent tabakası boyunca hareketine dayanan kromatografi kullanılarak bileşen bileşenlerine ayrılır. Kızılötesi spektroskopi - kızılötesi (termal) ışınların bir çözeltiden veya ince bir madde tabakasından iletilmesi - bir molekülün belirli parçalarının bir maddesinde, örneğin C 6 H 5, C \ gruplarının varlığını belirlemenizi sağlar. u003d O, NH2, vb.
Elektronik olarak da adlandırılan ultraviyole spektroskopisi, molekülün elektronik durumu hakkında bilgi taşır; maddede çoklu bağların ve aromatik parçaların varlığına duyarlıdır. X-ışınları kullanılarak kristalli maddelerin analizi (X-ışını kırınım analizi), yukarıdaki animasyonlu şekillerde gösterilenlere benzer şekilde, bir moleküldeki atomların düzenlenişinin üç boyutlu bir resmini verir, başka bir deyişle, görmenizi sağlar. molekülün yapısını kendi gözlerinizle görün.
Spektral yöntem - çekirdeklerin manyetik momentlerinin harici bir manyetik alanla rezonans etkileşimine dayanan nükleer manyetik rezonans, molekülün farklı parçalarında (içinde) bulunan bir elementin, örneğin hidrojenin atomlarını ayırt etmeyi mümkün kılar. hidroksil, karboksil veya amino grubundaki hidrokarbon iskeleti) ve bunların oranlarını belirler. Benzer bir analiz C, N, F vb. çekirdekler için de mümkündür. Tüm bu modern fiziksel yöntemler, organik kimyada yoğun araştırmalara yol açmıştır - daha önce uzun yıllar alan bu sorunları hızla çözmek mümkün hale gelmiştir.
Organik kimyanın bazı bölümleri, örneğin doğal maddelerin kimyası, ilaçlar, boyalar ve polimerlerin kimyası gibi geniş bağımsız alanlar olarak ortaya çıkmıştır. 20. yüzyılın ortalarında organoelement bileşiklerinin kimyası, E sembolünün herhangi bir elementi (karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen ve halojenler hariç) gösterdiği bir C-E bağı içeren maddeleri inceleyen bağımsız bir disiplin olarak gelişmeye başladı. Canlı organizmalarda meydana gelen organik maddelerin sentez ve dönüşümlerini inceleyen biyokimyada büyük ilerleme kaydedilmiştir. Tüm bu alanların gelişimi, organik kimyanın genel yasalarına dayanmaktadır.
Modern endüstriyel organik sentez, çok çeşitli farklı süreçleri içerir - bunlar, her şeyden önce, büyük ölçekli üretim - petrol ve gaz işleme ve motor yakıtları, çözücüler, soğutucular, yağlama yağları üretimi, ayrıca polimerlerin sentezi, sentetik elyaflar, kaplamalar, yapıştırıcılar ve emayeler için çeşitli reçineler. Küçük tonajlı endüstriler arasında ilaç, vitamin, boya, gıda katkı maddesi ve koku üretimi yer alır.
Mihail Levitski
Organik reaksiyonlar için farklı özelliklere dayanan farklı sınıflandırma sistemleri vardır. Bunlar arasında aşağıdaki sınıflandırmalar vardır:
- üzerinde reaksiyonun nihai sonucu, yani, alt tabakanın yapısında bir değişiklik;
- üzerinde reaksiyon mekanizması, yani bağ kırmanın tipine ve reaktiflerin tipine göre.
Organik tepkimede etkileşen maddeler ikiye ayrılır. reaktif ve substrat. Bu durumda reaktifin substrata saldırdığı kabul edilir.
TANIM
reaktif- bir nesneye - bir substrata - etki eden ve içindeki kimyasal bağda bir değişikliğe neden olan bir madde. Reaktifler radikal, elektrofilik ve nükleofilik olarak ayrılır.
TANIM
substrat genellikle yeni bir bağ için bir karbon atomu sağlayan bir molekül olarak kabul edilir.
NİHAİ SONUCA GÖRE TEPKİLERİN SINIFLANDIRILMASI (SUBSTRAT YAPISINDAKİ DEĞİŞİKLİKLER)
Organik kimyada, nihai sonuca ve substratın yapısındaki değişikliğe göre dört tip reaksiyon ayırt edilir: ekleme, ikame, bölme, veya eliminasyon(İngilizceden. ortadan kaldırmak- çıkarın, ayırın) ve yeniden düzenlemeler (izomerizasyonlar)). Böyle bir sınıflandırma, inorganik kimyadaki reaksiyonların, bileşimde bir değişiklik olsun veya olmasın, ilk reaktiflerin ve oluşan maddelerin sayısına göre sınıflandırılmasına benzer. Nihai sonuca göre sınıflandırma, stokiyometrik denklem kural olarak reaksiyon mekanizmasını yansıtmadığından, resmi özelliklere dayanmaktadır. İnorganik ve organik kimyadaki reaksiyon türlerini karşılaştıralım.
İnorganik kimyada reaksiyon türü | Misal | Organik kimyada reaksiyon türü | Çeşitlilik ve örnek reaksiyonlar |
|---|---|---|---|
1. Bağlantı | C ben2 + H2 = 2 H C l | Çoklu bağlarla bağlanma | hidrojenasyon |
hidrohalojenasyon
|
|||
halojenasyon
|
|||
hidrasyon
|
|||
2. Ayrışma | 2
H2
O = 2 H2
+
Ö2
| eliminasyon | hidrojen giderme
|
Dehidrohalojenasyon
|
|||
halojensizleştirme
|
|||
dehidrasyon
|
|||
3. İkame | Z n + 2 H C l =ZnCl2+H2 | ikame |
|
4. Değişim (özel durum - nötralizasyon) | H2 S Ö4 + 2 N bir O H\u003d N a 2 S O 4 + 2 H 2 Ö | özel durum - esterleştirme |
|
5. Allotropizasyon | grafit ⇔ elmas Pkırmızı⇔ Pbeyaz Pred⇔P beyaz Seşkenar dörtgen.⇔ Srezervuar Srhombus⇔Splast. | izomerizasyon | izomerizasyon alkanlar
|
n) başkalarıyla değiştirmeden.
Hangi atomların ayrıldığına bağlı olarak - komşu C–C veya iki veya üç veya daha fazla karbon atomu ile izole edilmiş - C-C-C- C–, –C-C-C-C- C- ile bileşikler oluşturabilir çoklu bağlar ve veya halkalı bileşikler. Alkil halojenürlerden hidrojen halojenürlerin veya alkollerden suyun eliminasyonu Zaitsev kuralına göre gerçekleşir.
TANIM
Zaitsev'in kuralı: hidrojen atomu H, en az hidrojenlenmiş karbon atomundan ayrılır.
Örneğin, bir hidrojen bromür molekülünün ayrılması, komşu atomlardan alkali varlığında, sodyum bromür ve su oluşumuyla gerçekleşir.
TANIM
yeniden gruplandırma- bir moleküldeki atomların karşılıklı düzeninde bir değişiklik, çoklu bağların hareketinde veya çokluklarında bir değişiklik olan kimyasal bir reaksiyon.
Yeniden düzenleme, molekülün atomik bileşiminin korunması (izomerizasyon) veya değişikliği ile gerçekleştirilebilir.
TANIM
izomerizasyon- karbon iskeletindeki yapısal değişikliklerle kimyasal bir bileşiğin bir izomere dönüşmesine yol açan özel bir yeniden düzenleme reaksiyonu durumu.
Yeniden düzenleme aynı zamanda bir homolitik veya heterolitik mekanizma ile de gerçekleştirilebilir. Moleküler yeniden düzenlemeler, örneğin sistemlerin doygunluğuna, göç eden grubun doğasına, stereospesifikliğe vb. göre farklı kriterlere göre sınıflandırılabilir. Birçok yeniden düzenleme reaksiyonunun belirli adları vardır - Claisen yeniden düzenlemesi, Beckmann yeniden düzenlemesi, vb.
İzomerizasyon reaksiyonları, benzinin oktan sayısını artırmak için petrol arıtma gibi endüstriyel işlemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. İzomerizasyon örneği, dönüşümdür. n-oktandan izooktana:
REAKTİF TÜRÜNE GÖRE ORGANİK REAKSİYONLARIN SINIFLANDIRILMASI
BAĞLANTI KESİLMESİ
Organik bileşiklerde bağ bölünmesi homolitik veya heterolitik olabilir.
TANIM
Homolitik bağ kırılması- bu, her atomun eşleşmemiş bir elektron aldığı ve benzer bir elektronik yapıya sahip iki parçacığın oluştuğu böyle bir boşluktur - ücretsiz radikaller.
Homolitik boşluk, polar olmayan veya zayıf polar bağları, örneğin C–C, Cl–Cl, C–H ve büyük miktarda enerji gerektirir.
Eşlenmemiş elektrona sahip ortaya çıkan radikaller oldukça reaktiftir, bu nedenle bu tür parçacıkların katılımıyla meydana gelen kimyasal işlemler genellikle “zincir” niteliğindedir, kontrol edilmesi zordur ve reaksiyonun bir sonucu olarak bir dizi ikame ürünü elde edildi. Yani metanın klorlanmasında ikame ürünleri klorometandır. C H3 C l CH3CI, diklorometan C H2 C ben2 CH2Cl2, kloroform C H C ben3 CHCl3 ve karbon tetraklorür C C ben4 CCl4. Serbest radikalleri içeren reaksiyonlar, kimyasal bağların oluşumunun değişim mekanizmasına göre ilerler.
Bu bağ kopması sırasında oluşan radikaller, radikal mekanizma reaksiyonun seyri. Radikal reaksiyonlar genellikle yüksek sıcaklıklarda veya radyasyonla (ışık gibi) gerçekleşir.
Serbest radikaller yüksek reaktiviteleri nedeniyle insan vücudunda olumsuz etki yapabilir, hücre zarlarını tahrip edebilir, DNA'yı etkileyebilir ve erken yaşlanmaya neden olabilir. Bu süreçler öncelikle lipid peroksidasyonu, yani hücre zarı içinde yağ oluşturan çoklu doymamış asitlerin yapısının tahrip edilmesi ile ilişkilidir.
TANIM
Heterolitik bağ kırılması- bu, bir elektron çiftinin daha elektronegatif bir atomda kaldığı ve iki yüklü parçacığın oluştuğu böyle bir boşluktur - iyonlar: bir katyon (pozitif) ve bir anyon (negatif).
Kimyasal reaksiyonlarda, bu parçacıklar " işlevlerini yerine getirir. nükleofiller"(" phil "- gr'dan. aşık olmak) ve " elektrofiller”, verici-alıcı mekanizma ile reaksiyon ortağı ile kimyasal bir bağ oluşturur. Nükleofilik parçacıklar, yeni bir bağın oluşumu için bir elektron çifti sağlar. Başka bir deyişle,
TANIM
nükleofil- elektron eksikliği olan bileşiklerle etkileşime girebilen elektron açısından zengin bir kimyasal reaktif.
Nükleofil örnekleri herhangi bir anyondur ( C ben− , İ− , N Ö− 3 Cl−,I−,NO3− vb.) ve ayrıca paylaşılmamış elektron çiftine sahip bileşikler ( N H3 , H2 Ö NH3,H2O).
Böylece, bir bağ kırıldığında, radikaller veya nükleofiller ve elektrofiller oluşabilir. Buna dayanarak, organik reaksiyonların oluşumu için üç mekanizma ayırt edilir.
ORGANİK REAKSİYON MEKANİZMALARI
Serbest radikal mekanizma: reaksiyon sırasında oluşan serbest radikaller tarafından başlatılır. homolitik yırtılma bir molekülde bağlar.
En tipik varyant, UV ışıması sırasında klor veya brom radikallerinin oluşmasıdır.
1. Serbest radikal ikamesi
metan brom
Zincir başlatma
zincir büyümesi
zincir kırılması
2. Serbest radikal ilavesi
eten polietilen
elektrofilik mekanizma: reaksiyon, sonuç olarak pozitif bir yük alan elektrofilik parçacıklarla başlar. heterolitik boşluk bağlantılar. Tüm elektrofiller Lewis asitleridir.
Bu tür parçacıklar aktif olarak etkisi altında oluşur Lewis asitleri parçacığın pozitif yükünü artıran . En sık kullanılan bir C ben3 , Fe C ben3 , F e B r3 , ZnC ben2 AlCl3,FeCl3,FeBr3,ZnCl2 katalizör görevi görür.
Parçacık-elektrofilin saldırı yeri, molekülün artan elektron yoğunluğuna, yani çoklu bir bağa ve bir benzen halkasına sahip olan kısımlarıdır.
Elektrofilik ikame reaksiyonlarının genel formu, denklem ile ifade edilebilir:
1. elektrofilik ikame
benzen bromobenzen
2. elektrofilik ekleme
propen 2-bromopropan
propin 1,2-dikloropropen
Asimetrik doymamış hidrokarbonlara bağlanma, Markovnikov kuralına göre gerçekleşir.
TANIM
Markovnikov'un kuralı: Simetrik olmayan alkenlere (burada X bir halojen atomu veya bir hidroksil grubu OH–) koşullu formül HX ile karmaşık maddelerin moleküllerinin eklenmesi, bir hidrojen atomu en hidrojenlenmiş (en fazla hidrojen atomu içeren) karbon atomuna bir çift ile eklenir bağ ve X en az hidrojenlenmiş.
Örneğin, bir propen molekülüne hidrojen klorür HC1 eklenmesi C H3 – CH = C H2 CH3–CH=CH2.
Reaksiyon, elektrofilik ekleme mekanizması ile ilerler. Elektron verici etkisi nedeniyle C H3 CH3- gruplarda, substrat molekülündeki elektron yoğunluğu, merkezi karbon atomuna (endüktif etki) ve ardından çift bağ sistemi boyunca terminal karbon atomuna kaydırılır. C H2 CH2-gruplar (mezomerik etki). Böylece, fazla negatif yük tam olarak bu atom üzerinde lokalize olur. Bu nedenle, hidrojen protonu saldırıyı başlatır. H+ H+, elektrofilik bir parçacıktır. Pozitif yüklü bir karben iyonu oluşur [ C H3 – C H – C H3 ] + + Klor anyonunun bağlı olduğu C ben− Cl-.
TANIM
Markovnikov kuralının istisnaları: Eğer bileşikler, çift bağın karbon atomuna bitişik karbon atomunun elektron yoğunluğunu kısmen çektiği, yani önemli bir elektron çekme etkisi sergileyen ikame edicilerin varlığında reaksiyona girerse, ekleme reaksiyonu Markovnikov kuralına karşı ilerler. (– C C ben3 , – C N , – C O O H(–CCl3,–CN,–COOH ve benzeri.).
nükleofilik mekanizma: reaksiyon sonucu oluşan negatif yüke sahip nükleofilik partiküller tarafından reaksiyon başlatılır. heterolitik boşluk bağlantılar. Tüm nükleofiller Lewis kurucu.
Nükleofilik reaksiyonlarda, reaktif (nükleofil) atomlardan birinde serbest bir çift elektrona sahiptir ve nötr bir molekül veya anyondur ( bir ben– , Ö H– , R Ö− , R S– , R C O Ö– , R– , C N – , H2 O , R O H , N H3 , R N H2 Hal–,OH–,RO–,RS–,RCOO–,R–,CN–,H2O,ROH,NH3,RNH2 ve benzeri.).
Nükleofil, en düşük elektron yoğunluğuna sahip (yani, kısmi veya tam bir pozitif yük ile) substrattaki atoma saldırır. Nükleofilik ikame reaksiyonundaki ilk adım, bir karbokasyon oluşturmak için substratın iyonlaşmasıdır. Bu durumda, nükleofilin elektron çifti nedeniyle yeni bir bağ oluşur ve eski bağ, daha sonra katyonun ortadan kaldırılmasıyla heterolitik bir bölünmeye uğrar. Bir nükleofilik reaksiyonun bir örneği, bir nükleofilik ikamedir (sembol SN SN) doymuş bir karbon atomunda, örneğin bromo türevlerinin alkali hidrolizi.
1. nükleofilik ikame
2. nükleofilik ekleme
etanal siyanohidrin
kaynak http://foxford.ru/wiki/himiya