Механизмы реакций в органической химии таблица для егэ по химии

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания,
берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта
готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием
сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом
администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта
и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы
принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без
письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой
зрения авторов.

Ионный (правило В.В. Марковникова) и радикальный механизмы реакций в органической химии.

Механизмы разрыва химических связей в органических реакциях

Гомолитический разрыв связи – это такой разрыв химической связи, когда каждый атом получает при разрыве связи по одному  электрону из общей электронной пары.

Образующиеся при этом частицы — это свободные радикалы.

Гомолитический разрыв связи характерен для слабо полярных или неполярных связей.

Условия протекания радикальных реакций:

• Повышенная температура;
• Неполярный растворитель или отсутствие растворителя
• Реакция протекает под действием света или ультрафиолетового излучения
• В системе присутствуют свободные радикалы или источники свободных радикалов.

Например, взаимодействие метана с хлором протекает по цепному радикальному механизму.

То есть реакция протекает как цепь последовательных превращений с участием свободных радикалов.

Свободные радикалы R∙ – это атомы или группы связанных между собой атомов, которые содержат один или несколько неспаренных электронов. Свободные радикалы – очень активные частицы, которые стремятся образовать связь с каким-либо другим атомом.

Этапы радикально-цепного процесса:

Стадия 1. Инициирование цепи. Под действием кванта света или при нагревании молекула галогена распадается на радикалы:

Cl:Cl → Cl⋅ + ⋅Cl

Стадия 2. Развитие цепи. Радикалы взаимодействуют с молекулами с образованием новых молекул и радикалов.  Радикал галогена взаимодействует с молекулой алкана и отрывает от него водород. При этом образуется промежуточная частица – алкильный радикал, который в свою очередь взаимодействует с молекулой хлора:

CH₄ + ⋅Cl  → CH₃⋅ + HCl

CH₃⋅ + Cl₂ → CH₃Cl + ⋅Cl

Стадия 3. Обрыв цепи. При протекании цепного процесса рано или поздно радикалы сталкиваются с радикалами. При этом образуются молекулы, т.е. радикальный процесс обрывается. Могут столкнуться разные радикалы, в том числе два метильных радикала:

CH₃⋅ + ⋅CH₃ → CH₃CH₃ 

CH₃⋅ + ⋅Cl → CH₃Cl 

Гетеролитический (ионный) разрыв связи – это такой разрыв химической связи, когда один из атомов получает при разрыве общую электронную пару.

При гетеролитическом разрыве связи образуются ионы – положительно заряженный катион и отрицательно заряженный анион.

A:B → A:^– + B⁺

Гетеролитический (ионный) механизм характерен для полярных и легко поляризуемых связей.

Условия протекания ионных реакций:

• Относительно невысокая температура;
• Использование полярного растворителя;
• Использование катализатора.

Присоединение галогеноводородов (гидрогалогенирование). Например, этилен взаимодействует с бромоводородом:

CH₂=CH₂ + HBr → CH₃-CH₂Br

Реакция протекают по механизму электрофильного присоединения в несколько стадий.

I стадия. Электрофилом является протон Н⁺ в составе бромоводорода. Катион водорода присоединяется к атому углерода при двойной связи и образуется карбокатион.  На втором атоме углерода, который потерял электроны π-связи, образуется положительный заряд:

II стадия. Карбокатион взаимодействует с анионом Br^–:

При присоединении галогеноводородов и других полярных молекул к симметричным алкенам образуется одно вещество.

Например, при присоединении бромоводорода к этилену образуется только бромэтан.

При присоединении полярных молекул к несимметричным алкенам образуется смесь изомеров. При этом выполняется правило Марковникова.

Правило Марковникова:  при взаимодействии полярных молекул типа НХ с несимметричными алкенами водород преимущественно присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при двойной связи.

Например, при взаимодействии хлороводорода HCl с пропиленом атом водорода присоединяется преимущественно к атому углерода группы СН₂=, поэтому преимущественно образуется 2-хлорпропан. При этом 1-хлорпропан образуется в незначительном количестве:

CH₂=CH-CH₃ + HCl → CH₃-CHCl-CH₃

В некоторых случаях присоединение к двойным связям происходит против правила Марковникова.

Исключения из правила Марковникова:

1) Если в молекуле присутствует заместитель, который оттягивает на себя электронную плотность двойной связи.

Например, при взаимодействии 3-хлорпропена с хлороводородом  HCl преимущественно образуется 1,3-дихлорпропан.  Атом хлора смещает к себе электронную плотность, поэтому  π-электронная плотность двойной связи смещена к менее гидрогенизированному атому углерода:

Сl-CH₂-CH=CH₂ + HCl → Cl-CH₂-CH₂-CH₂Cl

2) Если в реакционной системе присутствуют свободные радикалы или источники свободных радикалов, то реакция присоединения полярных молекул вида НХ к двойной связи протекает по радикальному механизму против правила Марковникова.

Например, при присоединении бромоводорода к пропилену в присутствии пероксидов (H₂O₂ или R₂O₂)  преимущественно образуется 1-бромпропан:

Механизмы химических реакций

29-Янв-2014 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

Ионный  и радикальный механизмы
химических реакций органической химии

 Ионный механизм химической реакции

Судя по названию, ионный механизм реакции — это механизм, приводящий к образованию ионов. Соответственно, образуются органические катионы и анионы — карбокатионы или карбоанионы.

Такие ионы образуются при разрыве полярных ковалентных связей в органическом веществе.

Гетеролитический разрыв связей: 

Дальше:

• карбокатионы будут   взаимодействовать с нуклеофильными частицами,
• анионы – с электрофильными частицами (катионы металлов, галогены и др.)
• карбоанионы ( у них «избыток» электронов) будут взаимодействовать с электрофильными частицами.

Пример ионного механизма химической органической реакции:

СH₃-Cl + NaOH → CH₃OH + NaCl

Нуклеофильные частицы:  

• азотсодержащие: NH₃, NH₂-, NH₂R, NR₂;
• кислородсодержащие: H₂O, R-OH, R-O-R, RCOO-, OH-;
• кратные связи С-С:  двойные и тройные связи;
• частицы галогенов, например, Cl^—

Электрофильные частицы: 

• кислородсодержащие: альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты, сложные эфиры;
• галогеналканы;
• H⁺, различные катионы.

Электрофильные и нуклеофильные реакции

Нуклеофильные реакции — органическое вещество реагирует с нуклеофильным реагентом.

Электрофильные реакции — органическое вещество реагирует с электрофильным реагентом

Присоединение по правилу Марковникова — типичный пример ионного типа механизма химической реакции:

CH₂=CH-CH₃ + HCl → CH₃-CHCl-CH₃

водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при двойной связи.

В основном, это реакции присоединения к кратным связям или обменные реакции.

Присоединение против правила Марковникова:

• заместитель при двойной связи оттягивает электронную плотность на себя
• если реакция присоединения идет не по электрофильному, а по радикальному механизму,

Ионные реакции проводят:

• при невысокой температуре;
• в полярных растворителях (в воде, например)

Радикальный механизм химической реакции

 — механизм, приводящий к образованию радикалов.

Соответственно, образуются органические частицы — радикалы  — имеющие неспаренный электрон.

Такие частицы образуются при разрыве неполярных слабо полярных ковалентных связей в органическом веществе.

Гомолитический разрыв связей: 

Образовавшиеся радикалы могут взаимодействовать друг с другом.

Классическая реакция, идущая по радикальному механизму — хлорирование метана (обязательно на свету):

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl:

Cl₂ → Cl• + •Cl

Cl• + CH₄  → CH₃• + HCl

CH₃• + Cl•  → CH₃Cl

Радикальные реакции проводят:

• при высокой температуре,
• под действием света или радиоактивном облучении.

• примеры ЕГЭ — вопросов по механизмам органических реакций

Обсуждение: «Механизмы химических реакций»

(Правила комментирования)

Невозможно запомнить все химические реакции и как они протекают, поэтому есть у каждой реакции свой механизм, по которому она протекает. Мы рассмотрим только те механизмы реакций, которые вам понадобятся в ЕГЭ, поэтому постарайтесь разобраться, именно разобраться, а не запомнить, почему так, а не по-другому.

Механизм реакции галогенирования алканов:

Реакция идет в три стадии:

1. Инициирование:

Молекула хлора расщепляется с образованием свободных радикалов.

Свободные радикалы — это атомы или группы атомов, с неспаренными электронами.

1. Рост цепи:

Радикал хлора взаимодействует с молекулой алкана, метильный радикал с новой молекулой хлора и т.д.

1. Обрыв цепи:

При присоединении двух радикалов друг с другом происходит обрыв цепи.

Механизм реакции Кольбе (электролиз водных растворов солей карбоновых кислот):

CH₃COONa = CH₃COO^— + Na⁺

K^—: 2H₂O + 2e = H₂ + 2OH^—

Механизм реакции присоединения галогеноводородов (по правилу Марковникова):

Алкильные группа как электронодонорные заместители определяют место присоединения протона.

Метльная группа отталкивает электроны связи CH3-C, что приводит к поляризации пи-связи. Электроны этой связи являются очень подвижными, т.е. легко смещаются к атому углерода.

Против правила Марковникова:

Против правила Марковникова идет в том случае, если есть заместители с большой электроотрицательностью, либо в присутствии перекиси.

Механизм реакции Кучерова (гидратация алкинов):

Механизм электрофильного замещения:

Схема образования пептидов: