Substitutionsreaktioner

Substitutionsreaktioner är kemiska reaktioner där vissa funktionella grupper som utgör en kemisk förening byter till andra grupper . Substitutionsreaktioner betecknas med den engelska bokstaven "S" .

Allmän syn på substitutionsreaktioner:

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

Vanligtvis kallas ett av reagenserna där substitution sker ( "RX" ) substratet och det andra ( "YZ" ) kallas det attackerande reagenset . Grupp "X" kallas att lämna , och grupp "Y" kallas inträde [1] .

Ett exempel på en substitutionsreaktion är fotolytisk klorering av metan :

Beroende på metoden för bindningsklyvning delas substitutionsreaktioner in i homolytiska (radikala) och heterolytiska. De senare kallas i sin tur, på grund av typen av attackerande reagens, som nukleofila eller elektrofila reaktioner [2] .

Inom organisk kemi är substitutionsreaktioner av yttersta vikt. En detaljerad studie av en typisk reaktionsmekanism gör det möjligt att inte bara förutsäga dess resultat för specifika reagens, utan också att få en uppfattning om valet av optimala temperaturförhållanden för dess förlopp, valet av ett lösningsmedel eller en möjlig katalysator.

Nukleofila substitutionsreaktioner

I nukleofila substitutionsreaktioner är den attackerande partikeln nukleofilen , det vill säga en negativt laddad partikel eller en partikel med ett fritt elektronpar . Den lämnande gruppen kallas nukleofugen .

Nukleofila substitutionsreaktioner är mer karakteristiska för alifatiska system.

Allmän syn på nukleofila substitutionsreaktioner:

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

Nukleofila substitutionsreaktioner betecknas " SN " . Vanligtvis separeras alifatiska ( SN ) och aromatiska ( SNAr ) nukleofila substitutionsreaktioner.

De vanligaste är två typer av mekanismer för nukleofila substitutionsreaktioner [3] :

S N 1 - monomolekylär nukleofil substitution: en tvåstegsprocess - i det första (långsamma) steget bildas en intermediär karbokatation , som reagerar med nukleofilen i det andra (snabba) steget.
S N 2 - bimolekylär nukleofil substitution: en enstegsprocess utan bildning av en mellanprodukt .

Ett exempel på en nukleofil substitutionsreaktion är hydrolysen av alkylhalider:

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

De vanligaste nukleofila grupperna [4] :

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

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

Elektrofila substitutionsreaktioner

I elektrofila substitutionsreaktioner är den attackerande partikeln en elektrofil , dvs en positivt laddad eller elektronbrist partikel. Den utgående partikeln kallas elektrofug .

Elektrofila substitutionsreaktioner är mer karakteristiska för aromatiska system.

Allmän syn på elektrofila substitutionsreaktioner:

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

Elektrofila substitutionsreaktioner betecknas " SE " .

För aromatiska system finns det bara en (huvud)mekanism för elektrofil substitution S E Ar , vilket inkluderar bildandet av en mellanliggande positivt laddad intermediär, där den lämnande gruppen delas av i det andra steget [3] .

Alifatiska föreningar har både SE 1 och SE 2 mekanismer som liknar SN 1 och S N 2 mekanismer .

Ett exempel på en elektrofil substitutionsreaktion:

De vanligaste elektrofila grupperna är:

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

Radikala substitutionsreaktioner

I radikalersättningsreaktioner är de angripande arterna fria radikaler .

Allmän syn på radikala substitutionsreaktioner:

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

Radikala substitutionsreaktioner betecknas " SR " .

Ett exempel på en radikalsubstitutionsreaktion är ovanstående metankloreringsreaktion.

Anteckningar

↑ Traven V. F. Organic Chemistry, M .: ICC "Akademkniga", 2004. - ISBN 5-94628-068-6 .
↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/1559.html XuMuK.ru - REAKTIONSSUBSTITUTIONER - Chemical Encyclopedia]
↑ 1 2 mars J. Organic Chemistry, övers. från engelska, vol. 2, - M .: Mir, 1988
↑ Nukleofila och elektrofila reagens // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M . : Soviet Encyclopedia, 1969-1978. (Tillgänglig: 18 oktober 2012)

Kemiska reaktioner i organisk kemi
Substitutionsreaktioner	Nukleofila substitutionsreaktioner Elektrofila substitutionsreaktioner Radikala substitutionsreaktioner
Tilläggsreaktioner	Nukleofila additionsreaktioner Elektrofila additionsreaktioner Radikala additionsreaktioner Cycladditionsreaktioner
Elimineringsreaktioner	Heterolytiska elimineringsreaktioner Pericykliska eliminationsreaktioner Radikala elimineringsreaktioner
omläggningsreaktioner	Nukleofila omarrangemang Elektrofila omarrangemang Radikala omställningar
Oxidations- och reduktionsreaktioner	Oxidationsreaktioner Återhämtningsreaktioner
Övrig	Nominella reaktioner i organisk kemi