Краткий экскурс по теме Механизмы реакций

Электрофильное присоединение (A_E) – механизм реакции присоединения к алкенам галагеноводородов и родственных соединений.

Электрофильное замещение (S_E) – механизм реакции взаимодействия ароматических углеводородов с молекулами, содержащими электрофильные частицы. Примеры электрофильных частиц: Cl⁺, NO₂⁺, CH₃⁺.

I стадия: образование -комплекса, в котором электрофильная частица Х⁺ притягивается к -электронному облаку бензольного кольца.

II стадия (лимитирующая): образование -комплекса. Два электрона из -системы идут на образование -связи С–Х. При этом ароматичность кольца нарушается. Атом углерода, соединившись с электрофилом Х, переходит из sp²- в sp³-гибридизованное состояние и выходит из системы сопряжения. В системе сопряжения остаются 4 -электрона, которые делокализованы на 5-ти углеродных атомах кольца (заряд +1).

III стадия: отщепления протона Н⁺, и восстановление ароматичности кольца, поскольку два электрона связи С–Н переходят в -систему кольца.

Электрофильное присоединение (A_N) – механизм реакции взаимодействия альдегидов и кетонов.

Присоединение большинства реагентов по двойной связи С=О происходит как ионная реакция по механизму нуклеофильного присоединения A_N (от англ. nucleophile addition).

1. Присоединение циановодородной (синильной) кислоты HCN:

Эта реакция используется для удлинения углеродной цепи, а также для получения -гидроксикислот R-CH(COOH)OH по реакции: R-CH(CN)OH + H₂O  R-CH(COOH)OH + NH₃

2. Присоединение спиртов с образованием полуацеталей (в присутствии кислоты или основания как катализатора):

Полуацетали - соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами.

Взаимодействие полуацеталя с еще одной молекулой спирта (в присутствии кислоты) приводит к замещению полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR' и образованию ацеталя:

Ацетали - соединения, в которых атом углерода связан с двумя алкоксильными (-OR) группами. Образование ацеталей из полуацеталей подобно реакции получения простых эфиров при межмолекулярной дегидратации спиртов

Нуклеофильное замещение (S_N1) - механизм реакции в третичный алкилгалогенидах и спиртах.

I стадия. Катион алкилгидроксония, отщепляя воду, превращается в карбокатион:

Роль кислоты, таким образом, заключается в превращении ОН-группы в Н₂О, которая отщепляется легче, чем анион НО^–.

II стадия. Карбокатион вызывает гетеролитический разрыв связи в галогеноводороде и присоединяет галогенид-анион с образованием конечного продукта:

или

Освободившийся H⁺ идет на протонирование новых молекул спирта.

Нуклеофильное замещение (S_N2) - механизм реакции образования спирта при обработке первичного алкилгалогенида водным раствором гидроксида натрия (алкилирование).

Другой возможный механизм нуклеофильного замещения заключается в практически одновременном отщеплении воды и присоединении галогена (без образования карбокатиона) и идет в одну стадию.

Элиминирование (Е1 и Е2)