Реакции замещения


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:

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

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:

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:

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

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:

\mathsf{C_2H_5\!\!-\!\!Br+OH^-}\rightarrow\mathsf{C_2H_5\!\!-\!\!OH+Br^-}

Наиболее распространенные нуклеофильные группы[4]:

\mathsf{HO^-, RO^-, RCOO^-, NH_2^-, RNH^-, R_2N^-, HS^-, RS^-, F^-, Cl^-, Br^-, I^-.}

\mathsf{H_2O,\ NH_3,\ R_3N,\ R_2S,\ R_3P,\ ROH,\ RCOOH.}

Реакции электрофильного замещения

В реакция 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:

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

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:

Электрофильное замещение

Наиболее распространенные электрофильные группы:

\mathsf{H^+, RCO^+, R^+, RN_2^+, R_2NH^+, NO_2^+, Li^+, Cl^+, Br^+, I^+.}

Реакции радикального замещения

В реакция радикального замещения атакующей частицей являются свободные радикалы.

Общий вид реакций радикального замещения:

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

Реакции радикального замещения обозначаются «SR».

Примером реакции радикального замещения может служить приведенная выше реакция хлорирования метана.

Примечания

  1. Травень В. Ф. Органическая химия, М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. — ISBN 5-94628-068-6.
  2. XuMuK.ru — ЗАМЕЩЕНИЯ РЕАКЦИИ — Химическая энциклопедия
  3. 1 2 Mарч Дж. Органическая химия, пер. с англ., т. 2, — M.: Мир, 1988
  4. Нуклеофильные и электрофильные реагенты — статья из Большой советской энциклопедии (Проверено 18 октября 2012)

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Реакции замещения" в других словарях:

  • Реакции нуклеофильного замещения — (англ. nucleophilic substitution reaction)  реакции замещения, в которых атаку осуществляет нуклеофил  реагент, несущий неподеленную электронную пару.[1] Уходящая группа в реакциях нуклеофильного замещения называется нуклеофуг. Все …   Википедия

  • Реакции электрофильного замещения — (англ. substitution electrophilic reaction)  реакции замещения, в которых атаку осуществляет электрофил  частица, заряженная положительно или имеющая дефицит электронов. При образовании новой связи уходящая частица  электрофуг …   Википедия

  • Реакции радикального замещения — (англ. substitution radical reaction)  реакции замещения, в которых атаку осуществляют свободные радикалы  частицы, содержащие один или несколько неспаренных электронов. Реакции радикального замещения обозначают SR. Содержание 1… …   Википедия

  • Реакции электрофильного присоединения — (англ. addition electrophilic reaction)  реакции присоединения, в которых атаку на начальной стадии осуществляет электрофил  частица, заряженная положительно или имеющая дефицит электронов. На конечной стадии образующийся… …   Википедия

  • Реакции нуклеофильного присоединения — (англ. addition nucleophilic reaction)  реакции присоединения, в которых атаку на начальной стадии осуществляет нуклеофил  частица, заряженная отрицательно или имеющая свободную электронную пару. На конечной стадии образующийся… …   Википедия

  • Реакции радикального присоединения — (англ. addition radical reaction)  реакции присоединения, в которых атаку осуществляют свободные радикалы  частицы, содержащие один или несколько неспаренных электронов. При этом радикалы могут атаковать как другие радикалы, так и… …   Википедия

  • Реакции присоединения — (англ. addition reaction)  в органической химии так называются химические реакции, в которых одни химические соединения присоединяются к кратным (двойным или тройным) связям другого химического соединения. Присоединение может… …   Википедия

  • Реакции синхронного присоединения — реакции присоединения, в которых атака на оба атома кратной связи осуществляется одновременно. Другое название реакций этого типа реакции циклоприсоединения, так как конечным продуктом таких реакций являются циклические субстраты. Существует две… …   Википедия

  • ЗАМЕЩЕНИЯ РЕАКЦИИ — ЗАМЕЩЕНИЯ РЕАКЦИИ, химические реакции, в результате которых атомы (см. АТОМ) или группы атомов простого вещества (см. ПРОСТОЕ ВЕЩЕСТВО) замещают атомы или группы атомов в молекуле сложного вещества (см. СЛОЖНОЕ ВЕЩЕСТВО): 2Na + 2H2O ® 2NaOH + H2 …   Энциклопедический словарь

  • Реакции элиминирования — Элиминирование (от лат. elimino  изгоняю)  это отщепление от молекулы органического соединения атомов или атомных групп без замены их другими. Реакция элиминирования может проходит в одну стадию (по механизму E2), либо в две стадии …   Википедия

Книги

Другие книги по запросу «Реакции замещения» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.