Министерство Здравоохранения Республики Узбекистан Министерство Высшего и специального образования Республики Узбекистан

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ УГЛЕВОДОРОДОВ


Цель занятия: Сформировать знания о реакционной способ­нос­ти органических соединений как основу для понимания реакций, протекающих в организме.
На основании знаний об электронном строении атома углерода и электронном влиянии заместителей и гетероатома предсказать реакционную способность углеводородов.
Значимость изучаемой темы: Углеводороды входят в состав многих соединений, содержа­щихся в организме и участвующих в процессе метаболизма, а также составляют основу многих биологически активных веществ. Поэтому изучение реакционной способности углеводородов имеет очень большое значение.
БЛОК ИНФОРМАЦИЙ
Способность веществ вступать в химические реакции с боль­шей или меньшей скоростью называется его реакционной способ­ностью. При этом вещество, вступающее в химическую реакцию, называется субстратом, а добавляемое соединение – реагентом.
Типы органических реакций обозначаются символами. Симво­лы, которыми обозначают реакции, происходят от английского: addition – прибавление, увеличение, обозначается (А); sudstituon – замещение (S); elimination – исключение (Е).
В молекулах органических соединений разрыв химических связей зависит от строения органических соединений и условий проведения реакций. По характеру разрыва ковалентной связи реагента различают следующие виды разрыва связи:

• 
  Симметрично, т.е.гомолитический разрыв;
  
• 
  Несимметрично, т.е.гетеролитический разрыв.
  

В результате гомолитического (радикального) разрыва ковалентной связи (гомолиз) каждый атом оставляет у себя по одному электрону и образуются свободные атомы или частицы с неспаренным электроном, т.е. свободные радикалы.

X Y → X• + Y•

Гомолиз обычно протекает при облучении или высокой температуре, а также при проведении реакции в газовой фазе.

Образовавшиеся радикалы взаимодействуют со следующей молекулой и образуют новую молекулу и новый радикал.

X• + H R → R^• + HX

Такой механизм реакции называется реакцией радикального замещения и обозначается (S_R).

При гетеролитическом разрыве (ионном) ковалентной связи (гетеролиз) электронная пара остается у атома, у которого больше значение электроотрицательности. В ходе гетеролиза, которому благоприятствует полярный, сольватирующий растворитель, образуются частицы с положительным и отрицательным зарядом, т.е. электрофильные и нуклеофильные частицы.

E|:Nu → E⁺ + Nu^–

E⁺ – электрофильная частица, имеющая незаполненный валентный уровень, часто заряжена положительно и за счет электронной пары партнера образует новую ковалентную связь;

: Nu^– – нуклеофильная частица, имеющая электронную пару, за счет которой образует новую ковалентную связь, часто заряжена отрицательно.
Ионные или гетеролитические реакции сопровождаются гетеролизом связи в субстрате.
В зависимости от природы атакующего реагента реакции могут быть электрофильными (Е) и нуклеофильными (N).
Электрофильные реагенты – положительно заряженные ионы:
H⁺, NO₂⁺, Br⁺, AlCl₃ (FeCl₃), C sp² , H₃O⁺, R₃C⁺, R-C=O⁺ и др.
Нуклеофильные реагенты – отрицательно заряженные ионы: OH^-, RO^-, RS^-, RCOO^-, Hal^-, CN^- и др.
Многие реакции, протекают по нуклеофильному механизму.
Реакции нуклеофильного замещения обозначаются символом (S_N), нуклеофильного присоединения - (A_N).
Реакции, протекающие по механизму электрофильного заме­щения обозначаются символом (S_E), электрофильного присоеди­нения - (A_E).
Некоторые реакции протекают под действием кванта лучей и при этом образуются свободные радикалы. Реакции, протекающие по механизму радикального замещения обозначаются символом (S_R), радикального присоединения - (A_R).
Имеются реакции, которые протекают с отщеплением воды из спирта или галогеноводорода от алкилгалогенидов. Такие реакции называются реакцией элиминирования или отщепления и обозна­чаются (Е).
Механизмы органических реакций изображены в таблице 5.
Таблица 5