Алмаштырып коюу сезимге: сүрөттөлүшү, барабардык мисалдар

Көптөгөн алмаштыруу жооп пайдалуу колдонууга ээ болгон ар кандай кошулмалардын даярдоо жол ачат. химиялык илим жана өнөр жай үчүн чоӊ ролду electrophilic жана nucleophilic алмаштыруу берилет. Органикалык синтез, бул жараяндар белгилей кетүү керек белгилеринин бир катар бар.

химиялык кубулуштардын ар кандай. алмаштыруу жооп

Химиялык өзгөрүүлөр заттын өзгөртүп, ар кандай белгилердин саны менен байланышкан. ар башка натыйжалар, жылуулук таасирлери болушу мүмкүн; кээ бир иштери аягына чейин турган, башка келет химиялык салмактуулук. агенттердин өзгөртүү көбүнчө кычкылдануу даражасын көбөйтүү же азайтуу менен коштолот. акыркы жыйынтыгы химиялык кубулуштардын номенклатурасында буюмдарды жүрүүчү ортосундагы сандык жана сапаттык айырмачылыктар буруу. Бул өзгөчөлүктөр, анын ичинде алмаштыруу химиялык кубулуштардын, атактуу 7 түрлөрү болушу мүмкүн, иш схемасы боюнча: А-Б-C A + C + B. химиялык кубулуштардын бир класстын жөнөкөйлөтүлгөн эсепке баштапкы материалдардын арасында деп аталган "чабуулчу экенин түшүнүүгө жардам берет "реагенттерди атомдогу бөлүкчө алмаштырган, ион иш тобу. алмаштыруу кабыл каныккан жана мүнөздүү жыпар жыттуу көмүртектүү.

алмаштыруу кайтарган эки алмашуу түрүндө болушу мүмкүн: A-B-C + E C + A-B-Э. One түрчөлөрү - жылышуусу, мис, жез, жез беребиз бир чечимге келген темир: CuSO ₄ + Fe = FeSO ₄ + Cu. "Чабуул" бөлүкчөлөр атомду, иондорду баскычтарында же топторду чыгышы мүмкүн

Homolytic алмаштыруу (радикалдуу, SR)

радикалдуу айрылышы байланыштар электрондук жуп механизми ар түрдүү элементтер жалпы болгондо жараша молекуланын "үзүндүлөрү" ортосунда бөлүштүрүлөт. эркин радикалдар пайда болушу. Бул туруксуз бөлүкчөнүн кийинки кубулуштардын натыйжасында пайда болгон турукташтыруу. Мисалы, метан тартып шарынан даярдоо алмаштыруу иретинде тартылган эркин радикалдарды өндүрүп: CH ₄ CH ₃ • + • H; CH ₃ • + • CH ₃ C2H5 →; H • + • H → H2. алмаштыруу ишинин механизми жөнүндө Homolytic байланыш жигинин алкандардын мүнөздүү, буга бир чынжыр мүнөзү. метан H атомдору амалкөйлүк хлор менен алмаштырылышы мүмкүн. Ошо сыяктуу эле, бром, йод менен жооп, бирок түздөн-түз суутек алкандар алмаштыра албай калган үчүн, желек, алар менен да бүт күчүндө болот.

Heterolytic түйүнү жиги ыкмасы

ион агымы менен алмаштыруу аракеттеринин механизми, электрондор бирдей жаъыдан пайда болгон бөлүкчөлөрдүн арасында бөлүштүрүлөт. электрон милдеттүү жуп "үзүндүлөрү" бири бүт жайылтылат, көбүнчө, байланыш өнөктөшү болгон, полярдык молекуласынын терс тыгыздыгын ордун келген жагына. алмаштыруу менен сезимге метил спирти ТҮК ₃ OH пайда кабыл кирет. brommetane CH3Br ажырым молекула heterolytic мүнөз менен заряддалган бөлүкчөлөр туруктуу болуп саналат. Метил бир оң заряддын ээ, жана Бромо - терс: CH ₃ Br → CH ₃ ^{+ +} Br ^-; NaOH → Na ^{+ +} OH ^-; CH ₃ ^{+ +} OH ^- → CH ₃ OH; Na ^{+ +} Br ^- ↔ NaBr.

Electrophiles жана nucleophiles

электрону болбошу жана аларды кабыл алууга болот бөлүкчөлөр, "electrophiles" деп аталат. Бул haloalkanes менен галогендер менен бажы көмүртек атомдору бар. Nucleophiles жогорку электрон жыштыгы, алар байланыштар түйүнүн түзүү электрон бир жуп "курмандыктары" деген бар. алмаштыруучу сезимге бай терс заряддар nucleophiles electrophiles, электрон тартыштыгынын тарабынан зордукталат. топту калтырып - Бул көрүнүш атом же башка бөлүкчөлөрдүн кыймылы менен байланышкан. алмаштыруу аллергиясы бар дагы бир түрдүүлүк - electrophile nucleophile кол. эки жол айырмалай Кээде оор, бир алмаштыруу же башка түрүнө айтылган, анткени бул молекуланын так түрүн көрсөтүү кыйын - субстрат, жана - реагенттерди. Көбүнчө, мындай учурларда төмөнкү жагдайлар эске алынат:

• таштап топтун мүнөзү;
• nucleophile боюнча Reactivity;
• эритме мүнөзү;
• структурасын ал- бөлүгү.

Nucleophilic алмаштыруу (SN)

органикалык молекула менен өз ара аракеттенүү учурунда каршылашууну өсүп жатат. жарым-жартылай оң же терс акысыз тендемелердин-жылы грек алиппесин кат аркылуу көрсөтүлөт. Уюлдашуу байланыш, анын дини мүнөзү жана молекуланын "үзүндүлөрү" келечектеги жүрүм-билүүгө жардам берет. Мисалы, iodomethane бир көмүртек атому жарым-жартылай оң зарядга ээ, ал electrophilic борбору болуп саналат. Бул кычкылтек электрон ашыкча бар суу алып келип, Гаусс закону өзүнө тартып турат. бир nucleophile менен electrophile маанайына жылы метанол түзүлөт: CH ₃ H ₂ O → CH ₃ OH + HI +. nucleophilic алмаштыруу сезимге бир химиялык байланыш түзүүгө катышуу эмес, эркин электрон жубу, бир терс заряддуу ион же молекуласынын катышуусу менен ишке ашат. улам nucleophilic кол салуу жана йод кыймыл өзүнүн ачыктык үчүн SN _{2-кабыл алганынан} iodomethane жигердүү катышуусу.

Electrophilic алмаштыруу (SE)

органикалык молекула электрон тыгыздыгы бир ашыкча болушу менен мүнөздөлөт, азыркы nucleophilic борбору болуп калышы мүмкүн. Бул терс заряддар electrophilic реагенттерди жоктугу менен күчүндө болот. Бул бөлүкчөлөр кыскартылган электрон тыгыздыгы участоктору менен акысыз орбиталык молекула бар атомдор бар. натрий formate көмүртек заряды бар ", -", суу, Гаусс бир оң бөлүгү менен жооп берет - суутек: CH ₃ Na + H ₂ O → ТҮК ₄ + NaOH. Бул кабыл продукт electrophilic алмаштыруу - метан. аларга органикалык эмес заттар химия боюнча иондор менен жакын ымалаш берет heterolytic сезимге тескери органикалык молекулалардын борборлорду акы өз ара качан. Бул органикалык кошулмалардын өзгөртүү сейрек катиондор жана аниондор түзүү менен коштолот деп этибарга албай коюу керек.

Unimolecular жана bimolecular сезимге

nucleophilic алмаштыруу бир молекула кетирген (SN1) болуп саналат. Бул механизмдин аркасында маанилүү бир продукт органикалык синтез гидролиз агымы - үчүнчү бутил хлорид. Биринчи этап жай болуп саналат, ал carbonium дүрүү жана хлорид анион салып прогрессивдүү акылы менен байланыштуу. Экинчи этап тезирээк кабыл carbonium курулма жана суу пайда болот. кабыл салмактуулугу Alkane галогенди алмаштыра Гидрокси жана негизги ичимдик алуу үчүн: (CH _{3) 3} C-Cl → (CH _{3) 3} C ^{+ +} Cl ^-; (CH _{3) 3} C ^{+ +} H ₂ O → (CH _{3) 3} C-OH ⁺ H +. улам Галогендер менен көмүртек учурда жок кылуу менен мүнөздөлөт, баштапкы жана орто ал- галогениддер бир кадам гидролиз жана жуп C-OH пайда болушу үчүн. Бул nucleophilic bimolecular алмаштыруу механизми (SN2).

алмаштыргыла Heterolytic механизми

алмаштыруу механизми электрон берилишине алып келет, ортодогу комплекстерин түзүүгө. кабыл ал тез, кыйын иш үчүн мүнөздүү арачылардын үчүн. Көп иш бир эле учурда бир нече багытта иш алып бара жатат. артыкчылыгы, адатта, анын пайда болушу үчүн энергия аз чыгым талап, бөлүкчөлөр колдонулат кайсы жол менен болот. Мисалы, кош байланыштын болушу бир allyl дүрүү ыктымалдыгын жогорулатат CH 2 = CH-CH ₂ ^+, _CH3 ⁺ ион салыштырмалуу. себеби оң заряддуу delocalization таасир бир нече байланыш, электрондук тыгыздык жатат, бүт молекуланы тарап.

бензин менен алмаштырып жооп

топ органикалык кошундулардын, анын electrophilic алмаштыруу менен мүнөздөлөт - жайылган жери. Бензин шакек - electrophilic кол салуу үчүн ыңгайлуу объект. жараян бул electrophile электрон булутту чектеш бензол шакек түзүү, экинчи чалгындоо реагенти сүйлөшүүнү баштайт. Натыйжада татаал өтүү болуп саналат. көмүртек атомдору бири менен баалуу байланыш electrophilic бөлүкчөлөр эмес, бирок, ал толугу менен терс заряддуу тартылууга "жыттуу алты" электрон. жараян electrophile бир шакек көмүртек атомундагы үчүнчү кадам электрондордун жалпы жуп (байланыштарды) уланат. Бирок, бул учурда, туруктуу кайра жаралуучу энергия боюнча мамлекетти жетишүү жагынан пайдасыз болуп саналат ", жыттуу алты" жок кылуу болуп саналат. бир деп атоого боло турган көрүнүш жок ", бир протондун релизи". Бул туруктуу байланыш системасын, типтүү Арендер ^{калыбына,} H ⁺ бөлүнүп жатат. Side зат бензин шакеги жана экинчи реагенттерди тартып анион суутек Ала турат.

органикалык химия алмаштыруу кубулуштардын мисалдары

алкандар өзгөчө мүнөздүү алмаштыруу караш. electrophilic жана nucleophilic кубулуштардын мисалдары cycloalkanes жана Арендер алып келиши мүмкүн. органикалык заттардын молекулаларында Окшош сезимге нормалдуу шарттарда, бирок, адатта, - жана катализатор катышуусунда жылуулук менен. жалпы жана жакшы изилденген жол менен electrophilic жыттуу алмаштыруу кирет. Бул типтеги маанилүү жооп:

1. бензин Nitration , кyмyштy тазалоочу кислота менен H алдында ₂ SO ₄ - схема төмөнкүдөй: C ₆ H ₆ → C ₆ H ₅ жоктугунан _2.
2. жардамы менен бензин, айрыкча, хлордоо жана каталитикалык halogenation: C ₆ H ₆ + Cl ₂ → C ₆ H ₅ Cl + HCL.
3. "Жиндеп" күкүрт кислотасы менен бензин каражаттарынын жыттуу sulfonation, benzenesulfonic кислотасы пайда болот.
4. Alkylation - бензин шакеги суутек атомунун ордуна ал- үчүн.
5. Acylation - кетондор түзүү.
6. Formylation - топтун бир суутекти алмаштыруу CHO жана карбон түзүү.

алмаштыруу менен сезимге галогендер жеткиликтүү C-H түйүнүн кол жиберсем алкандардын жана cycloalkanes-жылы кабыл кирет. Derivatization бир, эки же тойгон көмүр жана cycloparaffins суутек атомдорунун бардык алмаштыруу менен байланыштуу болушу мүмкүн. төмөнкү молекулярдык салмагы galogenoalkanov көптөгөн ар түрдүү класстарына тиешелүү бир топ татаал заттар өндүрүүдө колдонулат. алмаштыруу кубулуштардын механизмдерин изилдөө жетишилген ийгиликтер, алкандардын, cyclo-этап менен галогенирленген көмүртектүү негизинде синтезделиши өнүгүүсүнө күчтүү түрткү берди.