7

3. Класифікація хімічних реакцій та реагентів. Взаємний вплив атомів в органічних сполуках

Основні способи класифікації органічних реакцій:

• за типом перетворень органічних сполук;

• за типом розриву хімічних зв’язків;

• за типом взаємодіючих реагентів.

1. Класифікація органічних реакцій за типом перетворень органічних сполук:

1.1. Реакції заміщення S (Substitution), характерні для алканів (насичених вуглеводнів):

За механізмом реакція може бути: S_E – електрофільного заміщення; S_N – нуклеофільного заміщення та S_R – радикального заміщення.

1.2. Реакції приєднання А (Addition), характерні, наприклад, для алкенів і алкінів (ненасичених вуглеводнів):

За механізмом реакція може бути: А_E – електрофільного приєднання; А_N – нуклеофільного приєднання та А_R – радикального приєднання.

1.3. Реакції відщеплення (елімінування) Е (Elimination), наприклад:

1.4. Реакції дисоціації та рекомбінації, наприклад:

1.5. Реакції окиснення (Oxygenation) та відновлення (Reduction), наприклад:

1.6. Реакції ізомеризації (Isomerisation) та перегрупування (Rearangement), наприклад:

1.7. Реакції полімеризації, які мають велике практичне значення, наприклад:

Відмічені типи реакцій можуть здійснюватись із збереженням або зміною числа атомів карбону в вуглеводневому ланцюзі.

2. Класифікація органічних реакцій за типом розриву хімічних зв’язків.

2.1. Реакції гомолітичного (радикального) розриву хімічного зв’язку (гомоліз)супроводжуються утворенням вільних радикалів:

Вільний радикал – це незаряджена частинка, яка має неспарений електрон (одноелектронну атомну орбіталь):

метил-радикал	у випадку первинних алкільних радикалів неспарений електрон знаходиться на р-АО, що визначає його площинну будову.	трет-бутил-радикал		у випадку третинних алкільних радикалів неспарений електрон знаходиться на sp^3-гібридизованій АО, що визначає його тетраедричну будову.
Для радикальних реакцій є характерним: прискорення при опромінюванні світлом (h), підвищенні температури та наявності сполук, які легко утворюють радикали;
уповільнення при введенні речовин, які легко реагують з радикалами (4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол, іонол); взаємодія компонентів у газовій фазі або при дії неполярних апротонних розчинників (ТГФ – тетрагідрофуран); ланцюгово-радикальний механізм прискорення, при якому один ініціатор може викликати безмежну низку хімічних перетворень;

• висока залежність хімічних перетворень від просторових ефектів.

2.2. Реакції гетеролітичного (іонного) розриву хімічного зв’язку (гетероліз) супроводжуються утворенням іонів:

		утворюються протилежно заряджені іони: катіон (+) та аніон (-).
карбокатіон	карбокатіон має позитивно заряджений атом карбону, який знаходиться в sp^2-гібридному стані: три його -зв’язки розташовані в одній площині, а р-обріталь є вакантною (вільною);		карбоаніон	у випадку карбоаніонів ряду алканів неподілена пара електронів знаходиться на sp^3-гібридизованій атомній орбіталі
карбоаніон		карбоаніонмає негативно заряджений атом карбону (заселену р-АО двома електронами). У сполуках, де неподілена пара електронів супряжена з кратним зв’язком, ця пара знаходиться на р-АО;

Для гетеролітичних реакцій є характерним:

• прискорення в присутності кислот або основ (кислотно-основний каталіз);

• проходження взаємодії в розчинах;

• відсутність впливу акцепторів (інгібіторів) вільних радикалів на швидкість реакції;

• критична залежність швидкості реакції від типу розчинника;

• реакції є моно- та бімолекулярними. Якщо в елементарній стадії реакції (послідовності взаємодії) бере участь одна молекула або частинка, то така реакція називається мономолекулярною, а якщо дві – то бімолекулярною. Молекулярність визначається тільки для окремої стадії реакції;

• з кінетичної точки зору, реакції бувають 1^го та 2^го порядків. Порядок реакції визначається сумарним показником ступенів концентрацій реагуючих речовин в рівнянні, яка визначає загальну швидкість реакції. Якщо швидкість реакції залежить від концентрації лише одного компонента, то ми маємо реакцію 1^го порядку, якщо від концентрації двох реагуючих речовин – то маємо реакцію 2^го порядку.