Ko'pgina almashtirish reaktsiyalari iqtisodiy maqsadlarga ega bo'lgan turli xil birikmalarni ishlab chiqarishga yo'l ochadi. Elektrofil va nukleofil almashtirish kimyo fanida va sanoatda katta rol o'ynaydi. Organik sintezda bu jarayonlar bir qator xususiyatlarga ega bo'lib, ularga e'tibor berish kerak.
Kimyoviy hodisalarning xilma-xilligi. Almashtirish reaksiyalari
Moddalarning o'zgarishi bilan bog'liq kimyoviy o'zgarishlar bir qator xususiyatlar bilan ajralib turadi. Yakuniy natijalar va termal effektlar farq qilishi mumkin; Ba'zi jarayonlar tugaydi, boshqalarida moddalarning o'zgarishi sodir bo'ladi, ko'pincha oksidlanish darajasining oshishi yoki pasayishi bilan birga keladi. Tasniflashda kimyoviy hodisalar Ularning yakuniy natijasiga asoslanib, reaktivlar va mahsulotlar o'rtasidagi sifat va miqdoriy farqlarga e'tibor beriladi. Ushbu belgilarga asoslanib, kimyoviy o'zgarishlarning 7 turini ajratib ko'rsatish mumkin, shu jumladan sxema bo'yicha almashtirish: A-B + C A-C + B. Kimyoviy hodisalarning butun sinfining soddalashtirilgan yozuvi boshlang'ich moddalar orasida quyidagilar mavjud degan fikrni beradi. reaktivdagi atom, ion yoki funktsional guruh o'rnini bosuvchi zarracha "hujum" deb ataladi. Almashtirish reaksiyasi cheklovchi va xarakterlidir
O'rin almashish reaktsiyalari qo'sh almashinuv shaklida sodir bo'lishi mumkin: A-B + C-E A-C + B-E. Kichik turlardan biri, masalan, misning mis sulfat eritmasidan temir bilan siljishi: CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu. "Hujum qiluvchi" zarracha atomlar, ionlar yoki bo'lishi mumkin funktsional guruhlar
Gomolitik almashtirish (radikal, SR)
Radikal yorilish mexanizmi bilan kovalent aloqalar turli elementlar uchun umumiy bo'lgan elektron juftlik molekulaning "parchalari" o'rtasida mutanosib ravishda taqsimlanadi. Erkin radikallar hosil bo'ladi. Bu barqaror bo'lmagan zarralar bo'lib, ularning barqarorlashuvi keyingi transformatsiyalar natijasida yuzaga keladi. Masalan, metandan etan hosil bo'lganda, almashtirish reaktsiyasida ishtirok etadigan erkin radikallar paydo bo'ladi: CH 4 CH 3. + .N; CH 3. + .CH 3 → C2H5; N. + .N → N2. Yuqoridagi almashtirish mexanizmi bo'yicha gomolitik bog'lanishning uzilishi zanjirli xarakterga ega. Metanda H atomlari ketma-ket xlor bilan almashtirilishi mumkin. Brom bilan reaktsiya ham xuddi shunday sodir bo'ladi, lekin yod alkanlardagi vodorodni to'g'ridan-to'g'ri almashtira olmaydi, ftor ular bilan juda kuchli reaksiyaga kirishadi.
Geterolitik aloqani uzish usuli
O'rin almashish reaktsiyalarining ion mexanizmi bilan elektronlar yangi hosil bo'lgan zarralar o'rtasida notekis taqsimlanadi. Bog'lanish juftligi to'liq "bo'laklardan" biriga, ko'pincha qutb molekulasidagi manfiy zichlik siljigan bog'lanish sherigiga o'tadi. O'rnini bosish reaktsiyalariga metil spirti CH 3 OH hosil bo'lishi kiradi. Bromometan CH3Brda molekulaning parchalanishi geterolitik, zaryadlangan zarrachalar esa barqarordir. Metil musbat zaryad oladi, brom esa manfiy zaryad oladi: CH 3 Br → CH 3 + + Br - ; NaOH → Na + + OH - ; CH 3 + + OH - → CH 3 OH; Na + + Br - ↔ NaBr.
Elektrofillar va nukleofillar
Elektronlari yo'q va ularni qabul qila oladigan zarralar "elektrofillar" deb ataladi. Bularga haloalkanlardagi galogenlar bilan bog'langan uglerod atomlari kiradi. Nukleofillar elektron zichligini oshirdi, ular kovalent bog'lanishni yaratishda bir juft elektronni "ehson qiladilar". O'rin almashish reaktsiyalarida manfiy zaryadlarga boy nukleofillar elektron ochlikdan mahrum bo'lgan elektrofillar tomonidan hujumga uchraydi. Bu hodisa atom yoki boshqa zarracha - tark etuvchi guruhning harakati bilan bog'liq. Almashtirish reaksiyasining yana bir turi - nukleofilning elektrofilga hujumi. Ba'zan ikkita jarayonni farqlash va almashtirishni u yoki bu turga bog'lash qiyin, chunki molekulalarning qaysi biri substrat va qaysi biri reagent ekanligini aniq ko'rsatish qiyin. Odatda bunday hollarda quyidagi omillar hisobga olinadi:
- tark etuvchi guruhning tabiati;
- nukleofil reaktivligi;
- erituvchining tabiati;
- alkil qismining tuzilishi.
Nukleofil almashtirish (SN)
Organik molekulada o'zaro ta'sir qilish jarayonida qutblanishning kuchayishi kuzatiladi. Tenglamalarda qisman musbat yoki manfiy zaryad yunon alifbosining harfi bilan ko'rsatilgan. Bog'larning qutblanishi uning yorilishi tabiatini va molekula "bo'laklari" ning keyingi xatti-harakatlarini baholashga imkon beradi. Masalan, yodometandagi uglerod atomi qisman musbat zaryadga ega va elektrofil markazdir. U kislorodning ortiqcha elektronlari bo'lgan suv dipolining o'sha qismini o'ziga tortadi. Elektrofil nukleofil reagent bilan o'zaro ta'sirlashganda metanol hosil bo'ladi: CH 3 I + H 2 O → CH 3 OH + HI. Nukleofil almashinish reaksiyalari manfiy zaryadlangan ion yoki molekula ishtirokida, kimyoviy bog` hosil qilishda ishtirok etmaydigan erkin elektron jufti bilan sodir bo`ladi. Yodometanning SN 2 reaksiyalarida faol ishtirok etishi uning nukleofil hujumga ochiqligi va yodning harakatchanligi bilan izohlanadi.
Elektrofil almashtirish (SE)
Organik molekulada nukleofil markaz bo'lishi mumkin, bu esa elektron zichligining haddan tashqari ko'pligi bilan tavsiflanadi. U manfiy zaryadsiz elektrofil reagent bilan reaksiyaga kirishadi. Bunday zarralarga erkin orbitalli atomlar va elektron zichligi past bo'lgan molekulalar kiradi. "-" zaryadiga ega bo'lgan B uglerod suv dipolining ijobiy qismi - vodorod bilan o'zaro ta'sir qiladi: CH 3 Na + H 2 O → CH 4 + NaOH. Ushbu elektrofil almashtirish reaktsiyasining mahsuloti metandir. Geterolitik reaktsiyalarda organik molekulalarning qarama-qarshi zaryadlangan markazlari o'zaro ta'sir qiladi, bu ularni noorganik moddalar kimyosidagi ionlarga o'xshash qiladi. Organik birikmalarning o'zgarishi kamdan-kam hollarda haqiqiy kationlar va anionlarning hosil bo'lishi bilan birga bo'lishini e'tibordan chetda qoldirmaslik kerak.
Monomolekulyar va bimolekulyar reaksiyalar
Nukleofil almashtirish monomolekulyar (SN1). Bu mexanizm organik sintezning muhim mahsuloti - uchinchi darajali butilxloridni gidrolizlash uchun ishlatiladi. Birinchi bosqich sekin kechadi va asta-sekin karboniy kationi va xlorid anioniga ajralishi bilan bog'liq. Ikkinchi bosqich tezroq davom etadi, karboniy ionining suv bilan reaktsiyasi sodir bo'ladi. alkandagi galogenni gidroksi guruhi bilan almashtirib, birlamchi spirt olish: (CH 3) 3 C—Cl → (CH 3) 3 C + + Cl - ; (CH 3) 3 C + + H 2 O → (CH 3) 3 C—OH + H +. Birlamchi va ikkilamchi alkilgalogenidlarning bir bosqichli gidrolizi bir vaqtning o'zida uglerod-galogen bog'ining buzilishi va C-OH juftligini hosil qilish bilan tavsiflanadi. Bu nukleofil bimolekulyar almashtirish (SN2) mexanizmi.
Geterolitik almashinish mexanizmi
O'rnini bosish mexanizmi elektronlarni uzatish va oraliq komplekslarni yaratish bilan bog'liq. Reaksiya qanchalik tez sodir bo'lsa, uning xarakterli oraliq mahsulotlari shunchalik oson paydo bo'ladi. Ko'pincha jarayon bir vaqtning o'zida bir necha yo'nalishda ketadi. Afzallik odatda ularning shakllanishi uchun eng kam energiya talab qiladigan zarrachalarni ishlatadigan yo'lga o'tadi. Masalan, qo'sh bog'ning mavjudligi CH 3 + ioniga nisbatan CH2=CH—CH 2 + allilik kationining paydo bo'lish ehtimolini oshiradi. Buning sababi molekula bo'ylab tarqalgan musbat zaryadning delokalizatsiyasiga ta'sir qiluvchi ko'p bog'lanishning elektron zichligidadir.
Benzolni almashtirish reaksiyalari
Elektrofil almashtirish bilan tavsiflangan guruh arenlardir. Benzol halqasi elektrofil hujumi uchun qulay nishondir. Jarayon ikkinchi reaktivda bog'lanish polarizatsiyasidan boshlanadi, natijada benzol halqasining elektron bulutiga qo'shni elektrofil hosil bo'ladi. Natijada, o'tish kompleksi paydo bo'ladi. Elektrofil zarracha va uglerod atomlaridan biri o'rtasida hali to'liq bog'liqlik yo'q, u "aromatik olti" elektronning barcha manfiy zaryadiga tortiladi. Jarayonning uchinchi bosqichida halqaning elektrofil va bitta uglerod atomi umumiy juft elektron (kovalent aloqa) bilan bog'lanadi. Ammo bu holda, "aromatik oltilik" yo'q qilinadi, bu barqaror, barqaror energiya holatiga erishish nuqtai nazaridan noqulaydir. "Protonning chiqishi" deb atash mumkin bo'lgan hodisa kuzatiladi. H+ bartaraf qilinadi va arenalarga xos barqaror aloqa tizimi tiklanadi. Qo'shimcha mahsulot tarkibida benzol halqasidan vodorod kationi va ikkinchi reaktivdan anion mavjud.
Organik kimyodan almashtirish reaksiyalariga misollar
Alkanlar, ayniqsa, almashtirish reaktsiyasi bilan tavsiflanadi. Sikloalkanlar va arenlar uchun elektrofil va nukleofil transformatsiyalarga misollar keltirish mumkin. Organik moddalar molekulalarida shunga o'xshash reaktsiyalar qachon sodir bo'ladi normal sharoitlar, lekin tez-tez - qizdirilganda va katalizatorlar mavjudligida. Umumiy va yaxshi o'rganilgan jarayonlar aromatik halqadagi elektrofil almashtirishni o'z ichiga oladi. Ushbu turdagi eng muhim reaktsiyalar:
- H 2 SO 4 ishtirokida benzolni nitrlash quyidagi sxema bo'yicha boradi: C 6 H 6 → C 6 H 5 -NO 2.
- Benzolni katalitik halogenlash, xususan, xlorlash, tenglama bo'yicha: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl.
- Aromatik jarayon sulfat kislotaning "fuming" bilan davom etadi, benzolsulfonik kislotalar hosil bo'ladi.
- Alkillanish - benzol halqasidan vodorod atomini alkil bilan almashtirish.
- Asillanish - ketonlarning hosil bo'lishi.
- Formillanish - vodorodni CHO guruhi bilan almashtirish va aldegidlarning hosil bo'lishi.
O'zgartirish reaktsiyalari alkanlar va sikloalkanlardagi reaktsiyalarni o'z ichiga oladi, bunda galogenlar kirish mumkin bo'lgan C-H aloqasiga hujum qiladi. Losmalar hosil bo'lishi to'yingan uglevodorodlar va sikloparafinlarda bir, ikkita yoki barcha vodorod atomlarini almashtirishni o'z ichiga olishi mumkin. Kichik molekulyar og'irliklarga ega bo'lgan ko'plab galloalkanlar turli sinflarga mansub ancha murakkab moddalarni ishlab chiqarishda ishlatiladi. Oʻrin almashish reaksiyalari mexanizmlarini oʻrganishda erishilgan yutuqlar alkanlar, sikloparafinlar, arenlar va galogenlangan uglevodorodlar asosida sintezlar rivojlanishiga kuchli turtki berdi.
Barcha kimyoviy reaktsiyalar ba'zi bog'lanishlarning uzilishi va boshqalarning paydo bo'lishi bilan birga keladi. Asosan, organik reaktsiyalar noorganiklar bilan bir xil qonunlarga bo'ysunadi, lekin sifat jihatidan o'ziga xoslikka ega.
Shunday qilib, noorganik reaktsiyalar odatda ionlarni o'z ichiga olgan bo'lsa, organik reaktsiyalar molekulalarni o'z ichiga oladi.
Reaksiyalar ancha sekinroq davom etadi, ko'p hollarda katalizator yoki tashqi sharoitlarni (harorat, bosim) tanlashni talab qiladi.
Anorganik reaktsiyalardan farqli o'laroq, ko'pchilik organik reaktsiyalar u yoki bu yon reaktsiyalar bilan birga keladi. Bunday holda, asosiy mahsulotning rentabelligi ko'pincha 50% dan oshmaydi, ammo hosil undan ham kamroq bo'ladi. Ammo ba'zi hollarda reaktsiya miqdoriy davom etishi mumkin, ya'ni. 100% rentabellik bilan. Mahsulotlar tarkibi noaniq bo'lganligi sababli, organik kimyoda kimyoviy reaksiya tenglamalari kam qo'llaniladi. Ko'pincha reaktsiyaning boshlang'ich materiallari va asosiy mahsulotini aks ettiruvchi reaktsiya sxemasi yoziladi va sxemaning o'ng va chap qismlari orasidagi "=" belgisi o'rniga "" yoki qaytarilish belgisi qo'llaniladi.
Organik reaktsiyalarni tasniflashda ikkita yondashuv mavjud: kimyoviy o'zgarishlar tabiatiga ko'ra va ularning paydo bo'lish mexanizmlariga ko'ra.
Kimyoviy o'zgarishlarning tabiatiga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi:
|
O'zgartirish reaktsiyalari (S - inglizcha almashtirish - almashtirishdan) |
Bir atom yoki atomlar guruhi boshqa atom yoki atomlar guruhi bilan almashtiriladi: |
|
Qo'shish reaktsiyalari (Ad - inglizcha qo'shimchadan - qo'shilish) |
Ikki yoki undan ortiq molekuladan bitta yangi modda hosil bo'ladi. Qo'shish, qoida tariqasida, bir nechta aloqalar (ikki, uch barobar) orqali sodir bo'ladi: |
|
Eliminatsiya reaktsiyalari (E - ingliz tilidan Elimination - yo'q qilish, olib tashlash) |
Uglevodorod hosilalari reaksiyalarida vodorod atomlari bilan birgalikda funktsional guruh yo‘q qilinib -bog‘ hosil bo‘ladi (ikki, uch karra): |
|
Qayta guruhlash (Rg - inglizchadan Re-grouping - qayta guruhlash) |
Elektron zichligi va atomlarning qayta taqsimlanishining molekulyar ichidagi reaktsiyalari: (Favorskiyni qayta guruhlash). |
Organik reaksiyalarning paydo bo'lish mexanizmiga ko'ra tasnifi.
Kimyoviy reaksiya mexanizmi eski bog'lanishning uzilishiga va yangisining paydo bo'lishiga olib keladigan yo'ldir.
Kovalent bog'lanishni buzishning ikkita mexanizmi mavjud:
1. Geterolitik (ionli). Bunday holda, bog'langan elektron juftlik butunlay bog'langan atomlardan biriga o'tadi:
2. Gomolitik (radikal). Umumiy elektron jufti ikkiga bo'linib, erkin valentlikka ega ikkita zarracha - radikallarni hosil qiladi:
Parchalanish mexanizmining tabiati hujum qiluvchi zarracha (reagent) turiga qarab belgilanadi. Organik kimyoda uch xil reaktivlar mavjud.
1. Nukleofil reagentlar (N - lotincha Nucleophilic - yadroga yaqinlikka ega).
Ortiqcha elektron zichligi bo'lgan zarralar (atomlar, guruhlar, neytral molekulalar). Ular kuchli, o'rta kuchli va kuchsizlarga bo'linadi. Nukleofilning kuchi reaksiya sharoitlariga (erituvchi qutbliligi) qarab nisbiy tushunchadir. Polar erituvchilarda kuchli nukleofillar: , shuningdek, yolg'iz elektron juftlari bo'lgan neytral molekulalar (bog'lanmaydigan orbitallarda). O'rtacha kuchli nukleofillar: . Zaif nukleofillar: kuchli kislotalarning anionlari - shuningdek, fenollar va aromatik aminlar.
2. Elektrofil reagentlar (E - lotincha Elektrofilik - elektronlarga yaqinlikka ega).
Ijobiy zaryad yoki bo'sh orbitalni olib yuruvchi zarralar (atomlar, guruhlar, neytral molekulalar), buning natijasida ular manfiy zaryadlangan zarralar yoki elektron juftlarga yaqinlikka ega. Raqamga kuchli elektrofillar proton, metall kationlari (ayniqsa, ko'paytiriladigan zaryadlanganlar), atomlardan birida bo'sh orbitali bo'lgan molekulalar (Lyuis kislotalari), oksidlangan atomda yuqori zaryadlangan kislorod o'z ichiga olgan kislotalar molekulalari ().
Ko'pincha molekula turli tabiatdagi bir nechta reaktsiya markazlarini o'z ichiga oladi - nukleofil va elektrofil.
3. Radikallar (R).
Reagent turiga va substrat molekulasidagi geterolitik bog'lanishning parchalanish yo'liga qarab turli xil mahsulotlar hosil bo'ladi. Bu umumiy shaklda ifodalanishi mumkin:
Bunday sxemalar bo'yicha sodir bo'ladigan reaktsiyalar elektrofil almashtirish reaktsiyalari (S E) deb ataladi, chunki reaksiya mohiyatan siljishdir va hujum qiluvchi vosita elektrofil turdir.
Bunday sxemalar bo'yicha ketayotgan reaksiyalar nukleofil o'rin almashish reaksiyalari (S N) deb ataladi, chunki reaksiya mohiyatan siljish, hujum qiluvchi agent esa nukleofil turdir.
Agar hujum qiluvchi vosita radikal bo'lsa, u holda reaktsiya radikal mexanizm bilan davom etadi.
Kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'lganda, ba'zi aloqalar uziladi, boshqalari hosil bo'ladi. Kimyoviy reaksiyalar shartli ravishda organik va noorganiklarga bo'linadi. Organik reaksiyalar deb reaksiyaga kirishuvchi moddalardan kamida bittasi organik birikma boʻlib, reaksiya jarayonida oʻzining molekulyar tuzilishini oʻzgartiradigan reaksiyalar deyiladi. Organik reaktsiyalarning noorganiklardan farqi shundaki, ularda qoida tariqasida molekulalar ishtirok etadi. Bunday reaksiyalarning tezligi past, mahsulot unumi odatda atigi 50-80% ni tashkil qiladi. Reaksiya tezligini oshirish uchun katalizatorlardan foydalaniladi va harorat yoki bosim oshiriladi. Keyinchalik, organik kimyoda kimyoviy reaktsiyalarning turlarini ko'rib chiqamiz.
Kimyoviy o'zgarishlar tabiatiga ko'ra tasnifi
- Almashtirish reaksiyalari
- Qo'shilish reaktsiyalari
- Izomerlanish reaksiyasi va qayta joylashish
- Oksidlanish reaksiyalari
- Parchalanish reaksiyalari
Almashtirish reaksiyalari
O'rnini bosish reaksiyalarida boshlang'ich molekuladagi bir atom yoki atomlar guruhi boshqa atomlar yoki atomlar guruhlari bilan almashtirilib, yangi molekula hosil qiladi. Qoida tariqasida, bunday reaktsiyalar to'yingan va aromatik uglevodorodlarga xosdir, masalan:
Qo'shilish reaktsiyalari
Qo'shilish reaktsiyalari sodir bo'lganda, ikki yoki undan ortiq moddalar molekulasidan yangi birikmaning bir molekulasi hosil bo'ladi. Bunday reaktsiyalar to'yinmagan birikmalar uchun xosdir. Gidrogenlanish (qaytarilish), galogenlash, gidrogalogenlash, gidratlanish, polimerlanish va boshqalar reaksiyalari mavjud:
- Gidrogenatsiya- vodorod molekulasi qo'shilishi:
Yo'q qilish reaktsiyasi
Eliminatsiya reaktsiyalari natijasida organik molekulalar atomlar yoki atomlar guruhlarini yo'qotadi va bir yoki bir nechta bog'larni o'z ichiga olgan yangi modda hosil bo'ladi. Eliminatsiya reaktsiyalariga reaktsiyalar kiradi dehidrogenatsiya, suvsizlanish, degidrogalogenlanish va h.k.:
Izomerlanish reaksiyalari va qayta joylashish
Bunday reaktsiyalar davomida molekulyar qayta tartibga solish sodir bo'ladi, ya'ni. reaktsiyada ishtirok etuvchi moddaning molekulyar formulasini o'zgartirmasdan atomlar yoki atomlar guruhlarining molekulaning bir qismidan ikkinchisiga o'tishi, masalan: 
Oksidlanish reaksiyalari
Oksidlovchi reagentning ta'siri natijasida organik atom, molekula yoki iondagi uglerodning oksidlanish darajasi elektronlarning yo'qolishi tufayli ortadi, natijada yangi birikma hosil bo'ladi: 
Kondensatsiya va polikondensatlanish reaksiyalari
Bir nechta (ikki yoki undan ortiq) organik birikmalarning yangi hosil bo'lishi bilan o'zaro ta'siridan iborat C-C ulanishlari va past molekulyar birikmalar:
Polikondensatsiya - past molekulyar og'irlikdagi birikmaning ajralib chiqishi bilan funktsional guruhlarni o'z ichiga olgan monomerlardan polimer molekulasining hosil bo'lishi. Polikondensatsiya reaktsiyalari natijasida monomerga o'xshash tarkibga ega bo'lgan polimer hosil bo'lishiga olib keladigan polimerizatsiya reaktsiyalaridan farqli o'laroq, hosil bo'lgan polimerning tarkibi uning monomeridan farq qiladi:
Parchalanish reaksiyalari
Bu murakkab organik birikmani kamroq murakkab yoki oddiy moddalarga ajratish jarayoni:
C 18 H 38 → C 9 H 18 + C 9 H 20
Kimyoviy reaksiyalarning mexanizmlari bo‘yicha tasnifi
Kovalent bog'lanishlarning uzilishi bilan reaksiyalarning paydo bo'lishi organik birikmalar Ehtimol, ikkita mexanizm (ya'ni, eski aloqaning uzilishi va yangisining paydo bo'lishiga olib keladigan yo'l) - geterolitik (ionli) va gomolitik (radikal).
Geterolitik (ionli) mexanizm
Geterolitik mexanizm bo'yicha ketayotgan reaksiyalarda zaryadlangan uglerod atomiga ega ion tipidagi oraliq zarrachalar hosil bo'ladi. Ijobiy zaryadga ega bo'lgan zarralar karbokationlar, manfiylar esa karbanionlar deb ataladi. Bunday holda, umumiy elektron juftining uzilishi emas, balki uning atomlardan biriga o'tishi, ion hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi: 
Kuchli qutbli, masalan, H–O, C–O va oson qutblanuvchi, masalan, C–Br, C–I bogʻlanishlari geterolitik boʻlinish tendentsiyasini namoyon qiladi.
Geterolitik mexanizm bo'yicha ketadigan reaktsiyalar quyidagilarga bo'linadi nukleofil va elektrofil reaktsiyalar. Bog'lanish uchun elektron juftiga ega bo'lgan reagent nukleofil yoki elektron beruvchi deb ataladi. Masalan, HO - , RO - , Cl - , RCOO - , CN - , R - , NH 2 , H 2 O , NH 3 , C 2 H 5 OH , alkenlar, arenlar.
To'ldirilmagan elektron qobig'iga ega bo'lgan va yangi bog'lanish jarayonida bir juft elektronni biriktirishga qodir bo'lgan reagent Quyidagi kationlar elektrofil reagentlar deb ataladi: H +, R 3 C +, AlCl 3, ZnCl 2, SO 3. , BF 3, R-Cl, R 2 C=O
Nukleofil almashtirish reaksiyalari
Alkil va arilgalogenidlar uchun xarakterli: 
Nukleofil qo'shilish reaktsiyalari 
Elektrofil almashtirish reaksiyalari
Elektrofil qo'shilish reaktsiyalari 
Gomolitik (radikal mexanizm)
Gomolitik (radikal) mexanizm bo'yicha kechadigan reaksiyalarda birinchi bosqichda radikallar hosil bo'lishi bilan kovalent bog'lanish buziladi. Olingan erkin radikal keyinchalik hujum qiluvchi reagent vazifasini bajaradi. Radikal mexanizm bilan bog'lanishning ajralishi qutbsiz yoki past qutbli kovalent bog'lanishlarga xosdir (C-C, N-N, C-H).
Radikal almashtirish va radikal qo'shilish reaktsiyalarini farqlang
Radikal siljish reaksiyalari
Alkanlarning xarakteristikasi 
Radikal qo'shilish reaktsiyalari
Alkenlar va alkinlar uchun xarakterli 
Shunday qilib, biz organik kimyoda kimyoviy reaktsiyalarning asosiy turlarini ko'rib chiqdik
Kategoriyalar,Noorganik va organik kimyoda kimyoviy reaksiyalarning turlari.
1. Kimyoviy reaksiya - bu bir moddadan boshqa moddalar hosil bo'ladigan jarayon. Jarayonning tabiatiga qarab, kimyoviy reaktsiyalarning turlari ajratiladi.
1) Yakuniy natijaga ko'ra
2) Issiqlikning chiqishi yoki yutilishiga asoslangan
3) Reaksiyaning teskariligiga asoslangan
4) Reaksiyaga kirishuvchi moddalarni tashkil etuvchi atomlarning oksidlanish darajasining o'zgarishiga asoslangan
Yakuniy natijaga ko'ra, reaktsiyalar quyidagi turlarga bo'linadi:
A) almashtirish: RH+Cl 2 →RCl+HCl
B) Qo‘shilish: CH 2 =CH 2 +Cl 2 →CH 2 Cl-CH 2 Cl
B) Eliminatsiya: CH 3 -CH 2 OH → CH 2 =CH 2 +H 2 O
D) Parchalanishi: CH 4 →C+2H 2
D) Izomerlanish
E) ayirboshlash
G) Ulanishlar
Parchalanish reaktsiyasi bir moddadan ikki yoki undan ortiq boshqa moddalar hosil bo'ladigan jarayondir.
Almashinuv reaktsiyasi reaksiyaga kirishuvchi moddalar o‘z tarkibiy qismlarini almashinadigan jarayondir.
Almashtirish reaksiyalari oddiy va ishtirokida davom eting murakkab modda, natijada yangi oddiy va murakkab moddalar hosil bo'ladi.
Natijada birikma reaktsiyalari ikki yoki undan ortiq moddalardan bitta yangisi hosil bo'ladi.
Issiqlikning chiqishi yoki yutilishiga qarab, reaktsiyalar quyidagi turlarga bo'linadi:
A) Ekzotermik
B) Endotermik
Ekzotermik - Bu issiqlik chiqishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar.
Endotermik- Bular atrof-muhitdan issiqlikni yutish bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar.
Qaytarilish qobiliyatiga ko'ra reaktsiyalar quyidagi turlarga bo'linadi:
A) Qaytariladigan
B) Qaytarib bo‘lmaydigan
Faqat bir yo'nalishda davom etadigan va boshlang'ich reaktivlarning yakuniy moddalarga to'liq aylanishi bilan yakunlanadigan reaksiyalar deyiladi. qaytarilmas.
Qaytariladigan Bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi yo'nalishda sodir bo'ladigan reaktsiyalar deyiladi.
Reaksiyaga kiruvchi moddalarni tashkil etuvchi atomlarning oksidlanish darajasidagi o‘zgarishlarga asoslanib, reaksiyalar quyidagi turlarga bo‘linadi:
A) Oksidlanish-qaytarilish
Atomlarning oksidlanish darajasining o'zgarishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar (bunda elektronlar bir atomdan, molekuladan yoki iondan boshqasiga o'tadi) deyiladi. redoks.
2. Reaktsiya mexanizmiga ko'ra reaktsiyalar ionli va radikallarga bo'linadi.
Ion reaktsiyalari- kimyoviy bog'lanishning geterolitik yorilishi natijasida ionlar orasidagi o'zaro ta'sir (bir juft elektron butunlay "parchalar" dan biriga o'tadi).
Ion reaktsiyalari ikki xil (reagent turiga qarab):
A) elektrofil - elektrofil bilan reaksiya jarayonida.
Elektrofil- ba'zi atomlarda elektron zichligi kamaygan erkin orbitallar yoki markazlarga ega bo'lgan guruh (masalan: H +, Cl - yoki AlCl 3)
B) Nukleofil - nukleofil bilan o'zaro ta'sir qilishda
Nukleofil - manfiy zaryadlangan ion yoki molekula yolgʻiz elektron jufti (hozirda kimyoviy bogʻlanish hosil boʻlishida ishtirok etmaydi).
(Misollar: F - , Cl - , RO - , I -).
Haqiqiy kimyoviy jarayonlarni kamdan-kam hollarda oddiy mexanizmlar bilan tasvirlash mumkin. Kimyoviy jarayonlarni molekulyar kinetik nuqtai nazardan batafsil o'rganish shuni ko'rsatadiki, ularning ko'pchiligi radikal zanjir mexanizmi bo'ylab boradi, zanjir reaktsiyalarining o'ziga xos xususiyati oraliq bosqichlarda (molekulalarning beqaror bo'laklari yoki qisqa umr ko'rgan atomlarning bo'laklari); , barchasida bepul aloqa mavjud.
Tirik organizmlarda yonish, portlash, oksidlanish, fotokimyoviy reaksiyalar va biokimyoviy reaksiyalar zanjirli mexanizm orqali boradi.
Zanjir tizimlari bir necha bosqichlardan iborat:
1) zanjir yadrolanishi - zanjir reaktsiyalarining bosqichi, buning natijasida valentlik bilan to'yingan molekulalardan erkin radikallar paydo bo'ladi.
2) zanjirning davomi - bo'sh bosqichlarning umumiy sonini saqlab qolgan holda davom etuvchi zanjirning bosqichi.
3) zanjir uzilishi - erkin bog'lanishlarning yo'qolishiga olib keladigan jarayonlar zanjirining elementar bosqichi.
Tarmoqlangan va tarmoqlanmagan zanjirli reaksiyalar mavjud.
Zanjirning eng muhim tushunchalaridan biri zanjir uzunligi- erkin radikal paydo bo'lgandan keyin uning yo'qolguniga qadar zanjir davom etishining elementar bosqichlarining o'rtacha soni.
Misol: vodorod xlorid sintezi
1) CL 2 energiya kvantini yutadi va radikal 2 tasviri: CL 2 +hv=CL * +CL *
2) faol zarracha m-molekula H 2 bilan birikib, vodorod xlorid va H 2 faol zarrachani hosil qiladi: CL 1 + H 2 = HCL + H *
3)CL 1 +H 2 =HCL+CL * va hokazo.
6)H * +CL * =HCL - ochiq tutashuv.
Tarmoqlangan mexanizm:
F * +H 2 =HF+H * va boshqalar.
F * +H 2 =HF+H * va boshqalar.
Suvda u murakkabroq - OH*, O* radikallari va H* radikallari hosil bo'ladi.
Ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida sodir bo'ladigan reaktsiyalar: rentgen nurlari, katod nurlari va boshqalar - radiokimyoviy deb ataladi.
Molekulalarning nurlanish bilan o'zaro ta'siri natijasida molekulalarning parchalanishi eng reaktiv zarrachalar hosil bo'lishi bilan kuzatiladi.
Bunday reaktsiyalar zarrachalarning rekombinatsiyasiga va ularning turli xil birikmalari bilan moddalar hosil bo'lishiga yordam beradi.
Bunga misol sifatida gidrazin N 2 H 4 - raketa yoqilg'isining tarkibiy qismidir. So'nggi paytlarda g-nurlari ta'sirida ammiakdan gidrazin olishga urinishlar qilindi:
NH 3 → NH 2 * + H*
2NH 2 *→ N 2 H 4
Radiokimyoviy reaktsiyalar, masalan, suvning radiolizi, organizmlar hayoti uchun muhimdir.
Adabiyot:
1. Axmetov, N.S. Umumiy va noorganik kimyo / N.S. – 3-nashr. - M.: magistratura, 2000. – 743 b.
- Korovin N.V. Umumiy kimyo / N.V. Korovin. – M.: Oliy maktab, 2006. – 557 b.
- Kuzmenko N.E. Qisqa kurs kimyo / N.E. Kuzmenko, V.V Eremin, V.A. Popkov. – M.: Oliy maktab, 2002. – 415 b.
- Zaitsev, O.S. Umumiy kimyo. Moddalarning tuzilishi va kimyoviy reaktsiyalar / O.S. – M.: Kimyo, 1990 yil.
- Karapetyants, M.X. Moddaning tuzilishi / M.X. Karapetyants, S.I.Drakin. - M.: Oliy maktab, 1981 yil.
- Paxta F. Noorganik kimyo asoslari / F. Cotton, J. Wilkinson. – M.: Mir, 1981 yil.
- Ugay, Ya.A. Umumiy va noorganik kimyo / Ya.A.Ugai. – M.: Oliy maktab, 1997 yil.
1-ilova
ORGANIK KIMYODA REAKSIYA MEXANIZMLARI
N.V.Sviridenkova, NUST MISIS, Moskva
KIMYOVIY REAKSIYALAR MEXANIZMLARINI NEGA O'RGANISH KERAK?
Kimyoviy reaksiyaning mexanizmi qanday? Bu savolga javob berish uchun butenning yonish reaktsiyasi tenglamasini ko'rib chiqing:
C 4 H 8 + 6O 2 = 4CO 2 + 4H 2 O.
Agar reaksiya haqiqatda tenglamada ko'rsatilgandek davom etsa, butenning bir molekulasi bir vaqtning o'zida olti molekula kislorod bilan to'qnashishi kerak edi. Biroq, bu sodir bo'lishi dargumon: ma'lumki, bir vaqtning o'zida uchdan ortiq zarrachalarning to'qnashuvi deyarli mumkin emas. Xulosa shuni ko'rsatadiki, bu reaktsiya, kimyoviy reaktsiyalarning aksariyati kabi, bir necha ketma-ket bosqichlarda sodir bo'ladi. Reaktsiya tenglamasi faqat boshlang'ich materiallarni va barcha o'zgarishlarning yakuniy natijasini ko'rsatadi va qanday qilib hech qanday tarzda tushuntirmaydi. mahsulotlar dastlabki moddalardan hosil bo'ladi. Reaksiya qanday borishini, qanday bosqichlarni o'z ichiga olganligini, qanday oraliq mahsulotlar hosil bo'lishini aniq bilish uchun reaktsiya mexanizmini ko'rib chiqish kerak.
Shunday qilib, reaktsiya mexanizmi- Bu batafsil tavsif reaksiyaga kirishuvchi molekulalardagi kimyoviy bog‘lar qanday tartibda va qanday uzilib, yangi bog‘lar va molekulalar hosil bo‘lishini ko‘rsatadigan reaksiyaning bosqichlar bo‘yicha borishi.
Mexanizmni ko'rib chiqish nima uchun ba'zi reaktsiyalar bir nechta mahsulot hosil bo'lishi bilan birga kechayotganini, boshqa reaktsiyalarda esa faqat bitta modda hosil bo'lishini tushuntirishga imkon beradi. Mexanizmni bilish kimyogarlarga kimyoviy reaktsiyalar mahsulotlarini haqiqatda amalga oshirilishidan oldin bashorat qilish imkonini beradi. Nihoyat, reaktsiya mexanizmini bilib, siz reaktsiyaning borishini nazorat qilishingiz mumkin: uning tezligini oshirish va kerakli mahsulotning hosildorligini oshirish uchun sharoit yarating.
ASOSIY TUSHUNCHALAR: ELEKTROFIL, NUKLEOFIL, KARBOKATSIYA
Organik kimyoda reagentlar an'anaviy ravishda uch turga bo'linadi: nukleofil, elektrofil Va radikal. Siz allaqachon alkanlarning galogenlanish reaksiyalarini o'rganayotganda radikallarga duch kelgansiz. Keling, boshqa turdagi reagentlarni batafsil ko'rib chiqaylik.
Nukleofil reagentlar yoki oddiygina nukleofillar(yunon tilidan "yadro sevuvchilar" deb tarjima qilingan) ortiqcha elektron zichligi bo'lgan, ko'pincha manfiy zaryadlangan yoki yolg'iz elektron juftiga ega bo'lgan zarralardir. Nukleofillar elektron zichligi past yoki musbat zaryadlangan reagentlarga ega molekulalarga hujum qiladi. Nukleofillarga OH - , Br - ionlari, NH 3 molekulalari misol bo`la oladi.
Elektrofil reaktivlar yoki elektrofillar(yunon tilidan "elektron sevuvchilar" deb tarjima qilingan) elektron zichligi etishmasligi bo'lgan zarralardir. Elektrofillar ko'pincha ijobiy zaryadga ega. Elektrofillar yuqori elektron zichligi yoki manfiy zaryadlangan reagentlarga ega bo'lgan molekulalarga hujum qiladi. Elektrofillarga misol H+, NO 2+.
Qisman musbat zaryadga ega bo'lgan qutbli molekulaning atomi ham elektrofil rolini o'ynashi mumkin. Bunga misol qilib HBr molekulasidagi vodorod atomini keltirish mumkin, bunda elektron manfiylik qiymati H d + → Br d - yuqori bo'lgan brom atomiga umumiy elektron bog'lanish juftining siljishi natijasida qisman musbat zaryad paydo bo'ladi.
Ion mexanizmi orqali sodir bo'ladigan reaktsiyalar ko'pincha karbokatsiyalarning hosil bo'lishi bilan birga keladi. Karbokatatsiya erkinga ega bo'lgan zaryadlangan zarracha deb ataladi R-uglerod atomidagi orbital. Karbokatatsiyadagi uglerod atomlaridan biri musbat zaryadga ega. Karbokationlarga CH 3 -CH 2 +, CH 3 -CH + -CH 3 zarralarini misol qilib keltirish mumkin. Karbokationlar galogenlarning alkenlarga va galogenidlarning alkenlarga qoʻshilish reaksiyalarida, shuningdek, aromatik uglevodorodlar ishtirokidagi oʻrin almashish reaksiyalarida bosqichlardan birida hosil boʻladi.
TO'YINMAGAN uglevodorodlarga QO'SHISH MEXANIZMASI
To'yinmagan uglevodorodlarga (alkenlar, alkinlar, dien uglevodorodlar) galogenlar, galogenidlar va suv qo'shilishi orqali sodir bo'ladi. ion mexanizmi, chaqirildi elektrofil qo'shilishi.
Keling, etilen molekulasiga vodorod bromid qo'shilishi reaktsiyasi misolida ushbu mexanizmni ko'rib chiqaylik.
Gidrobrominatsiya reaktsiyasi juda oddiy tenglama bilan tavsiflanganiga qaramay, uning mexanizmi bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi.
1-bosqich. Birinchi bosqichda vodorod galogenid molekulasi bilan hosil bo'ladi π - qo'sh bog'lanishning barqaror bo'lmagan elektron buluti - " π -kompleks” qisman o‘tkazilganligi sababli π - qisman musbat zaryadga ega bo'lgan vodorod atomiga to'g'ri keladigan elektron zichligi.
2-bosqich. Vodorod-galogen aloqa uzilib, elektrofil H + zarracha va nukleofil Br - zarracha hosil bo'ladi. Chiqarilgan elektrofil H+ qoʻsh bogʻning elektron juftligi hisobiga alkenga qoʻshilib, hosil boʻladi. σ
-kompleks - karbokatatsiya.
3-bosqich. Bu bosqichda musbat zaryadlangan karbokatsiyaga manfiy zaryadlangan nukleofil qo‘shilib, yakuniy reaksiya mahsulotini hosil qiladi.
NEGA MARKOVNIKOV QOIDASIGA IYoT QILADI?
Taklif etilayotgan mexanizm nosimmetrik alkenlarga vodorod galogenidlari qo'shilganda, asosan, mahsulotlardan biri hosil bo'lishini yaxshi tushuntiradi. Eslatib o'tamiz, vodorod galogenidlarining qo'shilishi Markovnikov qoidasiga bo'ysunadi, unga ko'ra vodorod eng ko'p vodorodlangan uglerod atomiga qo'sh bog'lanish joyiga qo'shiladi (ya'ni. eng katta raqam vodorod atomlari) va halogendan eng kam vodorodlangangacha. Masalan, propenga vodorod bromid qo'shilsa, asosan 2-bromopropan hosil bo'ladi:
Nosimmetrik alkenlarga elektrofil qo'shilish reaksiyalarida reaksiyaning ikkinchi bosqichida ikkita karbokatsiya hosil bo'lishi mumkin. Keyinchalik, u nukleofil bilan reaksiyaga kirishadi, ya'ni ularning barqarorligi reaksiya mahsulotini aniqlaydi.
Propen holatida qanday karbokatsiyalar hosil bo'lishini ko'rib chiqamiz va ularning barqarorligini solishtiramiz. Ikkilamchi bog'lanish joyiga H+ protonining qo'shilishi ikkita ikkilamchi va birlamchi karbokationlarning hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin:
Olingan zarralar juda beqaror, chunki karbokatsiyadagi musbat zaryadlangan uglerod atomi beqaror elektron konfiguratsiyaga ega. Bunday zarralar zaryadni iloji boricha ko'proq atomlarga taqsimlash (delokalizatsiya) orqali barqarorlashadi. Elektron donor elektron yetishmaydigan uglerod atomini elektron zichligi bilan ta'minlaydigan alkil guruhlari karbokatsiyalarni rag'batlantiradi va barqarorlashtiradi. Keling, bu qanday sodir bo'lishini ko'rib chiqaylik.
Uglerod va vodorod atomlarining elektromanfiyligining farqi tufayli -CH 3 guruhidagi uglerod atomida elektron zichligining ma'lum darajada ortiqligi va vodorod atomida, C d- H 3 d+da bir oz etishmovchilik paydo bo'ladi. Musbat zaryadga ega bo'lgan uglerod atomi yonida bunday guruhning mavjudligi muqarrar ravishda elektron zichligining musbat zaryadga siljishiga olib keladi. Shunday qilib, metil guruhi elektron zichligining bir qismini berib, donor sifatida ishlaydi. Bunday guruh borligi aytiladi ijobiy induktiv ta'sir (+ I - effekt). Qanchalik ko'p elektron donor (+ I ) - o'rnini bosuvchi moddalar musbat zaryadga ega bo'lgan uglerod bilan o'ralgan bo'lsa, mos keladigan karbokatsiya qanchalik barqaror bo'ladi. Shunday qilib, karbokatsiyalarning barqarorligi ketma-ketlikda oshadi:
Propen holatida eng barqarori ikkilamchi karbokatsiyadir, chunki unda karbokatsiyaning musbat zaryadlangan uglerod atomi ikki marta barqarorlashadi. + I - qo'shni metil guruhlarining ta'siri. U asosan hosil bo'ladi va keyinchalik reaksiyaga kirishadi. Stabil bo'lmagan birlamchi karbokat juda qisqa vaqt davomida mavjud bo'lib, "hayoti" davomida u nukleofilni biriktirishga va reaktsiya mahsulotini hosil qilishga vaqt topolmaydi.
Oxirgi bosqichda ikkilamchi karbokatsiyaga bromid ioni qo‘shilsa, 2-bromopropan hosil bo‘ladi:
MARKOVNIKOV QOYIYoTI DOIMA IYoT QILADIMI?
Propilen gidrobrominatsiya reaktsiyasining mexanizmini ko'rib chiqish elektrofil qo'shilishining umumiy qoidasini shakllantirishga imkon beradi: "nosimmetrik alkenlar elektrofil reagentlar bilan o'zaro ta'sirlashganda, reaktsiya eng barqaror karbokatsiya hosil bo'lishi orqali davom etadi." Xuddi shu qoida Markovnikov qoidasiga zid bo'lgan mahsulotlarni qo'shishning ayrim holatlarida shakllanishini tushuntirishga imkon beradi. Shunday qilib, triftoropropilenga vodorod galogenidlarini qo'shish rasmiy ravishda Markovnikov qoidasiga zid keladi:
Bunday mahsulotni qanday olish mumkin, chunki u Br ning ikkilamchi karbokatsiyaga emas, balki birlamchiga qo'shilishi natijasida hosil bo'lgan? Qarama-qarshilik reaktsiya mexanizmini ko'rib chiqish va hosil bo'lgan oraliq zarrachalarning barqarorligini taqqoslash orqali osonlikcha hal qilinadi:
-CF 3 guruhi uglerod atomidan elektron zichligini tortib oladigan uchta elektronni tortib oluvchi ftor atomlarini o'z ichiga oladi. Shuning uchun uglerod atomida elektron zichlikning sezilarli etishmasligi paydo bo'ladi. Olingan qisman musbat zaryadni qoplash uchun uglerod atomi qo'shni uglerod atomlarining elektron zichligini o'zlashtiradi. Shunday qilib, -CF 3 guruhi elektronni tortib olish va namoyishlar salbiy induktiv ta'sir (- I ) . Bunday holda, birlamchi karbokatatsiya barqarorroq bo'lib chiqadi, chunki -CF 3 guruhining ikkita s bog'lanish orqali beqarorlashtiruvchi ta'siri zaiflashadi. Va qo'shni elektronni tortib oluvchi CF 3 guruhi tomonidan beqarorlashtirilgan ikkilamchi karbokatsiya amalda hosil bo'lmaydi.
Qo'sh bog'lanishda elektron tortib oluvchi guruhlar –NO2, -COOH, -COH va boshqalarning mavjudligi qo'shilishda xuddi shunday ta'sir qiladi. Bunday holda, qo'shimcha mahsulot ham rasmiy ravishda Markovnikov qoidasiga qarshi shakllanadi. Masalan, propenik (akril) kislotaga vodorod xlorid qo'shilsa, asosan 3-xloropropanoik kislota hosil bo'ladi:
Shunday qilib, to'yinmagan uglevodorodlarga qo'shilish yo'nalishini uglevodorodning tuzilishini tahlil qilish orqali osongina aniqlash mumkin. Buni quyidagi diagrammada qisqacha aks ettirish mumkin:
Shuni ta'kidlash kerakki, Markovnikov qoidasi reaksiya ion mexanizmi bo'yicha davom etsagina bajariladi. Radikal reaktsiyalarni amalga oshirishda Markovnikov qoidasi qoniqmaydi. Shunday qilib, peroksidlar (H 2 O 2 yoki organik peroksidlar) ishtirokida vodorod bromid HBr qo'shilishi Markovnikov qoidasiga zid keladi:
Peroksidlarning qo'shilishi reaktsiya mexanizmini o'zgartiradi, u radikal bo'ladi. Bu misol reaksiya mexanizmini va u sodir bo'ladigan sharoitlarni bilish qanchalik muhimligini ko'rsatadi. Keyin, tegishli reaktsiya sharoitlarini tanlab, uni ushbu alohida holatda talab qilinadigan mexanizmga muvofiq yo'naltirishingiz va kerakli mahsulotlarni aniq olishingiz mumkin.
AROMATIK uglevodorodlarda vodorod atomlarini almashish MEXANIZMASI.
Barqaror konjugatning benzol molekulasida mavjudligi π
-elektron tizim qo'shish reaktsiyalarini deyarli imkonsiz qiladi. Benzol va uning hosilalari uchun eng tipik reaktsiyalar aromatiklikni saqlab turganda sodir bo'ladigan vodorod atomlarini almashtirishdir. Bunday holda, benzol halqasini o'z ichiga oladi π-
elektronlar elektrofil zarralar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bunday reaktsiyalar deyiladi aromatik qatordagi elektrofil almashtirish reaksiyalari. Bularga, masalan, benzol va uning hosilalarini galogenlash, nitrlash va alkillash kiradi.
Aromatik uglevodorodlardagi barcha elektrofil almashtirish reaktsiyalari bir xil yo'ldan boradi ionli reaktivning tabiatidan qat'iy nazar mexanizm. O'rnini bosuvchi reaktsiyalar mexanizmi bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi: elektrofil agent E + hosil bo'lishi, hosil bo'lishi π - murakkab, keyin σ- murakkab va nihoyat, parchalanish σ- o'rnini bosuvchi mahsulot hosil qilish uchun kompleks.
Elektrofil E+ zarrachasi reaktiv katalizator bilan oʻzaro taʼsirlashganda, masalan, halogen molekulasi alyuminiy xlorid bilan taʼsirlashganda hosil boʻladi. Hosil boʻlgan E+ zarrachasi aromatik halqa bilan oʻzaro taʼsirlashib, avval hosil boʻladi π -, undan keyin σ- murakkab:
Ta'lim davrida σ- kompleks, elektrofil zarracha E + benzol halqasining uglerod atomlaridan biriga birikadi. σ- kommunikatsiyalar. Olingan karbokatsiyada musbat zaryad qolgan beshta uglerod atomlari orasida teng taqsimlanadi (delokalizatsiya qilinadi).
Reaksiya undan protonni olib tashlash bilan tugaydi σ- murakkab. Bunday holda, ikkita elektron σ -CH rishtalari tsiklga qaytadi va barqaror olti elektronli aromatik π - tizim qayta tiklanadi.
Benzol molekulasida barcha oltita uglerod atomi tengdir. Vodorod atomini almashtirish ularning har biri uchun teng ehtimollik bilan sodir bo'lishi mumkin. Benzol gomologlari holatida almashtirish qanday sodir bo'ladi? Misol tariqasida metilbenzolni (toluol) olaylik.
Eksperimental ma'lumotlardan ma'lumki, toluol holatida elektrofil almashtirish har doim ikkita mahsulot hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. Shunday qilib, toluolning nitrlanishi hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi P-nitrotoluol va O-nitrotoluol:
Boshqa elektrofil almashtirish reaktsiyalari (bromlash, alkillanish) xuddi shunday davom etadi. Shuningdek, toluolda almashtirish reaksiyalari benzolga qaraganda tezroq va yumshoqroq sharoitda borishi aniqlandi.
Bu faktlarni tushuntirish juda oddiy. Metil guruhi elektron beruvchi va buning natijasida benzol halqasining elektron zichligini yanada oshiradi. Elektron zichligida ayniqsa kuchli o'sish sodir bo'ladi O- Va P--CH 3 guruhiga nisbatan pozitsiyalar, bu esa musbat zaryadlangan elektrofil zarrachaning ushbu saytlarga biriktirilishini osonlashtiradi. Shuning uchun almashtirish reaktsiyasining tezligi odatda oshadi va o'rinbosar asosan quyidagilarga yo'naltiriladi. orto- Va juft- qoidalar.
