Banyak tindak balas penggantian membuka jalan kepada penghasilan pelbagai sebatian yang mempunyai aplikasi ekonomi. Penggantian elektrofilik dan nukleofilik memainkan peranan yang besar dalam sains kimia dan industri. Dalam sintesis organik, proses ini mempunyai beberapa ciri yang perlu diberi perhatian.

Pelbagai fenomena kimia. Tindak balas penggantian

Perubahan kimia yang berkaitan dengan transformasi bahan dibezakan oleh beberapa ciri. Keputusan akhir dan kesan terma mungkin berbeza-beza; Sesetengah proses akan selesai, dalam yang lain perubahan dalam bahan berlaku, selalunya disertai dengan peningkatan atau penurunan dalam tahap pengoksidaan. Apabila mengklasifikasikan fenomena kimia Berdasarkan keputusan akhir mereka, perhatian diberikan kepada perbezaan kualitatif dan kuantitatif antara reagen dan produk. Berdasarkan ciri-ciri ini, 7 jenis penjelmaan kimia boleh dibezakan, termasuk penggantian, yang mengikut skema: A-B + C A-C + B. Tatatanda yang dipermudahkan bagi keseluruhan kelas fenomena kimia memberikan idea bahawa antara bahan permulaan terdapat apa yang dipanggil "serangan" zarah yang menggantikan atom, ion, atau kumpulan berfungsi dalam reagen. Tindak balas penggantian adalah ciri mengehad dan

Tindak balas penggantian boleh berlaku dalam bentuk pertukaran berganda: A-B + C-E A-C + B-E. Salah satu subspesies ialah anjakan, sebagai contoh, kuprum dengan besi daripada larutan kuprum sulfat: CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu. Zarah "menyerang" boleh menjadi atom, ion atau kumpulan berfungsi

Penggantian homolitik (radikal, SR)

Dengan mekanisme radikal untuk memecahkan ikatan kovalen, pasangan elektron yang biasa kepada unsur yang berbeza diagihkan secara berkadar antara "serpihan" molekul. Radikal bebas terbentuk. Ini adalah zarah yang tidak stabil, penstabilan yang berlaku akibat daripada transformasi seterusnya. Sebagai contoh, apabila menghasilkan etana daripada metana, radikal bebas muncul yang mengambil bahagian dalam tindak balas penggantian: CH 4 CH 3. + .N; CH 3. + .CH 3 → C2H5; N. + .N → N2. Pembelahan ikatan homolitik mengikut mekanisme penggantian di atas adalah bersifat rantaian. Dalam metana, atom H boleh digantikan secara berturut-turut oleh klorin. Tindak balas dengan bromin berlaku sama, tetapi iodin tidak dapat menggantikan hidrogen secara langsung dalam alkana fluorin bertindak balas dengan mereka terlalu kuat.

Kaedah pemecahan ikatan heterolitik

Dengan mekanisme tindak balas penggantian ionik, elektron diagihkan secara tidak sekata antara zarah yang baru terbentuk. Pasangan ikatan elektron pergi sepenuhnya ke salah satu "serpihan", selalunya kepada pasangan ikatan ke arah mana ketumpatan negatif dalam molekul kutub dialihkan. Tindak balas penggantian termasuk tindak balas pembentukan metil alkohol CH3OH. Dalam bromometana CH3Br, belahan molekul adalah heterolitik, dan zarah bercas adalah stabil. Metil memperoleh cas positif, dan bromin memperoleh cas negatif: CH 3 Br → CH 3 + + Br - ; NaOH → Na + + OH - ; CH 3 + + OH - → CH 3 OH; Na + + Br - ↔ NaBr.

Elektrofil dan nukleofil

Zarah yang kekurangan elektron dan boleh menerimanya dipanggil "electrophiles." Ini termasuk atom karbon yang disambungkan kepada halogen dalam haloalkana. Nukleofil telah meningkatkan ketumpatan elektron mereka "menderma" sepasang elektron apabila mencipta ikatan kovalen. Dalam tindak balas penggantian, nukleofil yang kaya dengan cas negatif diserang oleh elektrofil yang kebuluran elektron. Fenomena ini dikaitkan dengan pergerakan atom atau zarah lain - kumpulan yang meninggalkan. Satu lagi jenis tindak balas penggantian ialah serangan elektrofil oleh nukleofil. Kadang-kadang sukar untuk membezakan antara dua proses dan mengaitkan penggantian kepada satu jenis atau yang lain, kerana sukar untuk menunjukkan dengan tepat molekul mana yang merupakan substrat dan yang mana reagen. Biasanya dalam kes sedemikian, faktor berikut diambil kira:

• sifat kumpulan yang meninggalkan;
• kereaktifan nukleofil;
• sifat pelarut;
• struktur bahagian alkil.

Penggantian nukleofilik (SN)

Semasa proses interaksi dalam molekul organik, peningkatan polarisasi diperhatikan. Dalam persamaan, caj positif atau negatif separa ditunjukkan oleh huruf abjad Yunani. Polarisasi ikatan memungkinkan untuk menilai sifat pecahnya dan kelakuan selanjutnya "serpihan" molekul. Sebagai contoh, atom karbon dalam iodometana mempunyai separa caj positif, ialah pusat elektrofilik. Ia menarik bahagian dipol air di mana oksigen, yang mempunyai lebihan elektron, terletak. Apabila elektrofil berinteraksi dengan reagen nukleofilik, metanol terbentuk: CH 3 I + H 2 O → CH 3 OH + HI. Tindak balas penggantian nukleofilik berlaku dengan penyertaan ion atau molekul bercas negatif dengan pasangan elektron bebas yang tidak terlibat dalam penciptaan ikatan kimia. Penyertaan aktif iodometana dalam tindak balas SN 2 dijelaskan oleh keterbukaannya terhadap serangan nukleofilik dan mobiliti iodin.

Penggantian elektrofilik (SE)

Molekul organik mungkin mengandungi pusat nukleofilik, yang dicirikan oleh lebihan ketumpatan elektron. Ia bertindak balas dengan reagen elektrofilik yang tidak mempunyai cas negatif. Zarah tersebut termasuk atom dengan orbital bebas dan molekul dengan kawasan ketumpatan elektron rendah. Karbon B, yang mempunyai cas “-”, berinteraksi dengan bahagian positif dipol air - dengan hidrogen: CH 3 Na + H 2 O → CH 4 + NaOH. Hasil tindak balas penggantian elektrofilik ini ialah metana. Dalam tindak balas heterolitik, pusat molekul organik yang bercas bertentangan berinteraksi, yang menjadikannya serupa dengan ion dalam kimia bahan bukan organik. Ia tidak boleh diabaikan bahawa transformasi sebatian organik jarang disertai dengan pembentukan kation dan anion sejati.

Tindak balas monomolekul dan bimolekul

Penggantian nukleofilik ialah monomolekul (SN1). Mekanisme ini digunakan untuk menghidrolisis produk penting sintesis organik—butil klorida tertier. Peringkat pertama adalah perlahan; ia dikaitkan dengan pemisahan secara beransur-ansur menjadi kation karbonium dan anion klorida. Peringkat kedua berjalan lebih cepat, tindak balas ion karbonium dengan air berlaku. menggantikan halogen dalam alkana dengan kumpulan hidroksi dan mendapatkan alkohol primer: (CH 3) 3 C—Cl → (CH 3) 3 C + + Cl - ; (CH 3) 3 C + + H 2 O → (CH 3) 3 C—OH + H + . Hidrolisis satu peringkat alkil halida primer dan sekunder dicirikan oleh pemusnahan serentak ikatan karbon-halogen dan pembentukan pasangan C–OH. Ini adalah mekanisme penggantian bimolekul nukleofilik (SN2).

Mekanisme penggantian heterolitik

Mekanisme penggantian dikaitkan dengan pemindahan elektron dan penciptaan kompleks perantaraan. Lebih cepat tindak balas berlaku, lebih mudah produk perantara cirinya timbul. Selalunya proses berjalan dalam beberapa arah secara serentak. Kelebihan biasanya pergi ke laluan yang menggunakan zarah yang memerlukan jumlah tenaga paling sedikit untuk pembentukannya. Sebagai contoh, kehadiran ikatan berganda meningkatkan kebarangkalian kemunculan kation allylic CH2=CH—CH 2 + berbanding dengan ion CH 3 +. Sebabnya terletak pada ketumpatan elektron ikatan berganda, yang mempengaruhi penyahtempatan cas positif yang tersebar di seluruh molekul.

Tindak balas penggantian Benzena

Kumpulan yang dicirikan oleh penggantian elektrofilik ialah arene. Cincin benzena adalah sasaran mudah untuk serangan elektrofilik. Proses ini bermula dengan polarisasi ikatan dalam reagen kedua, mengakibatkan pembentukan elektrofil bersebelahan dengan awan elektron cincin benzena. Akibatnya, kompleks peralihan muncul. Belum ada sambungan penuh antara zarah elektrofilik dan salah satu atom karbon; ia tertarik kepada keseluruhan cas negatif elektron "enam aromatik". Pada peringkat ketiga proses, elektrofil dan satu atom karbon cincin itu dihubungkan oleh sepasang elektron yang dikongsi (ikatan kovalen). Tetapi dalam kes ini, "enam aromatik" dimusnahkan, yang tidak menguntungkan dari sudut pandangan untuk mencapai keadaan tenaga yang stabil dan stabil. Satu fenomena yang boleh dipanggil "pelepasan proton" diperhatikan. H+ dihapuskan, dan ciri sistem komunikasi yang stabil bagi arene dipulihkan. Hasil sampingan mengandungi kation hidrogen daripada cincin benzena dan anion daripada reagen kedua.

Contoh tindak balas penggantian daripada kimia organik

Alkana terutamanya dicirikan oleh tindak balas penggantian. Contoh transformasi elektrofilik dan nukleofilik boleh diberikan untuk sikloalkana dan arena. Tindak balas yang sama dalam molekul bahan organik berlaku dalam keadaan normal, tetapi lebih kerap apabila dipanaskan dan dengan kehadiran pemangkin. Proses biasa dan dikaji dengan baik termasuk penggantian elektrofilik dalam cincin aromatik. Reaksi yang paling penting jenis ini:

1. Pennitratan benzena dengan kehadiran H 2 SO 4 berjalan mengikut skema: C 6 H 6 → C 6 H 5 -NO 2.
2. Halogenasi pemangkin benzena, khususnya pengklorinan, mengikut persamaan: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl.
3. Proses aromatik diteruskan dengan asid sulfurik "mengasap", asid benzenesulfonic terbentuk.
4. Alkilasi ialah penggantian atom hidrogen daripada cincin benzena dengan alkil.
5. Asilasi—pembentukan keton.
6. Formilasi ialah penggantian hidrogen dengan kumpulan CHO dan pembentukan aldehid.

Tindak balas penggantian termasuk tindak balas dalam alkana dan sikloalkana di mana halogen menyerang ikatan C-H yang boleh diakses. Pembentukan derivatif mungkin melibatkan penggantian satu, dua atau semua atom hidrogen dalam hidrokarbon tepu dan sikloparafin. Kebanyakan haloalkana dengan berat molekul kecil digunakan dalam penghasilan bahan yang lebih kompleks yang tergolong dalam kelas yang berbeza. Kemajuan yang dicapai dalam mengkaji mekanisme tindak balas penggantian telah memberi dorongan yang kuat kepada pembangunan sintesis berasaskan alkana, sikloparafin, arena dan hidrokarbon terhalogen.

Perpisahan tindak balas kimia menjadi organik dan bukan organik agak sewenang-wenangnya. Tindak balas organik biasa adalah yang melibatkan sekurang-kurangnya satu sebatian organik yang mengubah struktur molekulnya semasa tindak balas. Oleh itu, tindak balas di mana molekul sebatian organik bertindak sebagai pelarut atau ligan bukanlah tindak balas organik biasa.

Tindak balas organik, seperti tindak balas bukan organik, boleh dikelaskan mengikut ciri umum ke dalam tindak balas pemindahan:

- elektron tunggal (redoks);

– pasangan elektron (tindak balas perumitan);

– proton (tindak balas asid-bes);

– kumpulan atom tanpa mengubah bilangan ikatan (tindak balas penggantian dan penyusunan semula);

– kumpulan atom dengan perubahan dalam bilangan ikatan (tindak balas penambahan, penyingkiran, penguraian).

Pada masa yang sama, kepelbagaian dan keaslian tindak balas organik membawa kepada keperluan untuk mengklasifikasikannya mengikut kriteria lain:

– perubahan dalam bilangan zarah semasa tindak balas;

– sifat pemutusan hubungan;

– sifat elektronik reagen;

– mekanisme peringkat asas;

– jenis pengaktifan;

– ciri peribadi;

– kemolekulan tindak balas.

1) Berdasarkan perubahan dalam bilangan zarah semasa tindak balas (atau mengikut jenis transformasi substrat), tindak balas penggantian, penambahan, penyingkiran (penghapusan), penguraian dan penyusunan semula dibezakan.

Dalam kes tindak balas penggantian, satu atom (atau kumpulan atom) dalam molekul substrat digantikan oleh atom lain (atau kumpulan atom), mengakibatkan pembentukan sebatian baru:

CH 3 – CH 3 + C1 2  CH 3 – CH 2 C1 + HC1

etana klorin klooetana hidrogen klorida

CH 3 – CH 2 С1 + NaOH (larutan berair)  CH 3 – CH 2 OH + NaC1

klooetana natrium hidroksida etanol natrium klorida

Dalam simbol mekanisme, tindak balas penggantian ditetapkan oleh huruf Latin S (dari bahasa Inggeris "penggantian" - penggantian).

Apabila tindak balas penambahan berlaku, satu bahan baru terbentuk daripada dua (atau beberapa) molekul. Dalam kes ini, reagen ditambah melalui ikatan berganda (C = S, S  S, S = Oh, S  N) molekul substrat:

CH 2 = CH 2 + HBr → CH 2 Br – CH 3

etilena hidrogen bromida bromoetana

Dengan mengambil kira simbolisme mekanisme proses, tindak balas penambahan ditetapkan oleh huruf A atau gabungan Ad (dari bahasa Inggeris "tambahan" - kesertaan).

Hasil daripada tindak balas penyingkiran (pembelahan), molekul (atau zarah) dipisahkan daripada substrat dan bahan organik baru yang mengandungi ikatan berganda terbentuk:

CH 3 – CH 2 OH CH 2 = CH 2 + H 2 O

etanol etilena air

Dalam simbol mekanisme, tindak balas penggantian ditetapkan oleh huruf E (dari bahasa Inggeris "penghapusan" - penghapusan, pemisahan).

Tindak balas penguraian berterusan, sebagai peraturan, dengan pemecahan ikatan karbon-karbon (C – C) dan membawa kepada pembentukan daripada satu bahan organik dua atau lebih bahan struktur yang lebih ringkas:

CH 3 – CH(OH) – UNS
CH 3 – CHO + HCOOH

asid laktik asid formik asetaldehid

Penyusunan semula ialah tindak balas semasa struktur substrat berubah untuk membentuk produk yang isomer kepada asal, iaitu, tanpa mengubah formula molekul. Jenis transformasi ini dilambangkan dengan huruf Latin R (dari bahasa Inggeris "penyusunan semula" - penyusunan semula).

Contohnya, 1-kloropropana menyusun semula ke dalam sebatian isomer 2-kloropropana dengan kehadiran aluminium klorida sebagai mangkin.

CH 3 – CH 2 – CH 2 – С1  CH 3 – SNS1 – CH 3

1-kloropropana 2-kloropropana

2) Berdasarkan sifat belahan ikatan, tindak balas homolitik (radikal), heterolitik (ion) dan segerak dibezakan.

Ikatan kovalen antara atom boleh dipecahkan sedemikian rupa sehingga pasangan elektron ikatan dibahagikan antara dua atom, zarah yang terhasil memperoleh satu elektron setiap satu dan menjadi radikal bebas - mereka mengatakan bahawa pembelahan homolitik berlaku. Ikatan baru terbentuk disebabkan oleh elektron reagen dan substrat.

Tindak balas radikal adalah sangat biasa dalam transformasi alkana (pengklorinan, penitratan, dll.).

Dengan kaedah heterolitik untuk memecahkan ikatan, pasangan elektron biasa dipindahkan ke salah satu atom, zarah yang terhasil menjadi ion, mempunyai cas elektrik integer dan mematuhi undang-undang tarikan dan tolakan elektrostatik.

Tindak balas heterolitik, berdasarkan sifat elektronik reagen, dibahagikan kepada elektrofilik (contohnya, tambahan kepada pelbagai ikatan dalam alkena atau penggantian hidrogen dalam sebatian aromatik) dan nukleofilik (contohnya, hidrolisis derivatif halogen atau interaksi alkohol dengan hidrogen. halida).

Sama ada mekanisme tindak balas adalah radikal atau ionik boleh ditentukan dengan mengkaji keadaan eksperimen yang memihak kepada tindak balas.

Oleh itu, tindak balas radikal yang disertai oleh pembelahan homolitik ikatan:

– dipercepatkan dengan penyinaran h, dalam keadaan suhu tindak balas yang tinggi dengan kehadiran bahan yang mudah terurai dengan pembentukan radikal bebas (contohnya, peroksida);

– memperlahankan kehadiran bahan yang mudah bertindak balas dengan radikal bebas (hydroquinone, diphenylamine);

– biasanya berlaku dalam pelarut bukan kutub atau fasa gas;

– selalunya autokatalitik dan dicirikan oleh kehadiran tempoh induksi.

Tindak balas ionik disertai dengan pembelahan ikatan heterolitik:

– dipercepatkan dengan kehadiran asid atau bes dan tidak terjejas oleh cahaya atau radikal bebas;

– tidak terjejas oleh pemusnah radikal bebas;

– kelajuan dan arah tindak balas dipengaruhi oleh sifat pelarut;

– jarang berlaku dalam fasa gas.

Tindak balas segerak berlaku tanpa pembentukan perantaraan ion dan radikal: pemecahan ikatan lama dan pembentukan ikatan baru berlaku secara serentak (serentak). Contoh tindak balas segerak ialah sintesis yene - tindak balas Diels-Alder.

Sila ambil perhatian bahawa anak panah khas yang digunakan untuk menunjukkan pembelahan homolitik ikatan kovalen bermaksud pergerakan satu elektron.

3) Bergantung kepada sifat elektronik reagen, tindak balas dibahagikan kepada nukleofilik, elektrofilik dan radikal bebas.

Radikal bebas ialah zarah neutral elektrik dengan elektron tidak berpasangan, contohnya: Cl ,  NO 2,
.

Dalam simbol mekanisme tindak balas, tindak balas radikal dilambangkan dengan subskrip R.

Reagen nukleofilik ialah anion mono- atau poliatomik atau molekul neutral elektrik yang mempunyai pusat dengan cas negatif separa yang meningkat. Ini termasuk anion dan molekul neutral seperti HO –, RO –, Cl –, Br –, RCOO –, CN –, R –, NH 3, C 2 H 5 OH, dsb.

Dalam simbol mekanisme tindak balas, tindak balas radikal dilambangkan dengan subskrip N.

Reagen elektrofilik ialah kation, molekul ringkas atau kompleks yang, dengan sendirinya atau dengan kehadiran mangkin, mempunyai pertalian yang meningkat untuk pasangan elektron atau pusat molekul bercas negatif. Ini termasuk kation H +, Cl +, + NO 2, + SO 3 H, R + dan molekul dengan orbital bebas: AlCl 3, ZnCl 2, dsb.

Dalam simbol mekanisme, tindak balas elektrofilik diwakili oleh subskrip E.

Nukleofil adalah penderma elektron, dan elektrofil adalah penerima elektron.

Tindak balas elektrofilik dan nukleofilik boleh dianggap sebagai tindak balas asid-bes; Pendekatan ini berdasarkan teori asid dan bes umum (Asid Lewis ialah penerima pasangan elektron, bes Lewis ialah penderma pasangan elektron).

Walau bagaimanapun, adalah perlu untuk membezakan antara konsep elektrofilik dan keasidan, serta nukleofilisiti dan keasaman, kerana ia tidak sama. Sebagai contoh, keasaman mencerminkan pertalian untuk proton, dan nukleofilisiti paling kerap dinilai sebagai pertalian untuk atom karbon:

OH – + H +  H 2 O ion hidroksida sebagai bes

OH – + CH 3 +  CH 3 OH ion hidroksida sebagai nukleofil

4) Bergantung pada mekanisme peringkat asas, tindak balas sebatian organik boleh sangat berbeza: penggantian nukleofilik S N, penggantian elektrofilik SE, penggantian radikal bebas S R, penyingkiran berpasangan, atau penyingkiran E, penambahan nukleofilik atau elektrofilik Ad E dan Ad. N, dsb.

5) Berdasarkan jenis pengaktifan, tindak balas dibahagikan kepada pemangkin, bukan pemangkin dan fotokimia.

Tindak balas yang memerlukan kehadiran mangkin dipanggil tindak balas pemangkin. Jika asid bertindak sebagai mangkin, kita bercakap tentang pemangkin asid. Tindak balas pemangkin asid termasuk, sebagai contoh, tindak balas pengesteran dengan pembentukan ester, dehidrasi alkohol dengan pembentukan sebatian tak tepu, dsb.

Jika pemangkin adalah asas, maka kita bercakap tentang pemangkinan asas (seperti yang ditunjukkan di bawah, ini adalah tipikal untuk metanolisis triasilgliserol).

Tindak balas bukan pemangkin ialah tindak balas yang tidak memerlukan kehadiran mangkin. Mereka hanya memecut apabila suhu meningkat, jadi mereka kadang-kadang dipanggil haba, walaupun istilah ini tidak digunakan secara meluas. Reagen permulaan dalam tindak balas ini adalah zarah yang sangat polar atau bercas. Ini boleh, sebagai contoh, tindak balas hidrolisis, interaksi asid-bes.

Tindak balas fotokimia diaktifkan melalui penyinaran (foton, h); tindak balas ini tidak berlaku dalam gelap, walaupun dengan pemanasan yang ketara. Kecekapan proses penyinaran diukur dengan hasil kuantum, yang ditakrifkan sebagai bilangan molekul reagen yang bertindak balas setiap kuantum cahaya yang diserap. Sesetengah tindak balas dicirikan oleh hasil kuantum yang kurang daripada kesatuan; untuk yang lain, sebagai contoh, untuk tindak balas rantai halogenasi alkana, hasil ini boleh mencapai 10 6.

6) Mengikut ciri-ciri tertentu, klasifikasi tindak balas adalah sangat pelbagai: penghidratan dan dehidrasi, penghidrogenan dan penyahhidrogenan, nitrasi, sulfonasi, halogenasi, asilasi, alkilasi, karboksilasi dan penyahkarboksilan, enolisasi, penutupan dan pembukaan kitaran, pengisomeran, pemusnahan oksidatif, pirolisis , pempolimeran, pemeluwapan dan lain-lain.

7) Kemolekulan tindak balas organik ditentukan oleh bilangan molekul di mana perubahan sebenar dalam ikatan kovalen berlaku pada peringkat paling perlahan tindak balas, yang menentukan kelajuannya. Jenis tindak balas berikut dibezakan:

– monomolekul – satu molekul mengambil bahagian dalam peringkat pengehadan;

– dwimolekul – terdapat dua molekul sedemikian, dsb.

Sebagai peraturan, tidak ada molekul yang lebih tinggi daripada tiga. Pengecualian ialah tindak balas topokimia (fasa pepejal).

Molekulariti dicerminkan dalam simbol mekanisme tindak balas dengan menambah nombor yang sepadan, contohnya: S N 2 - penggantian bimolekul nukleofilik, S E 1 - penggantian monomolekul elektrofilik; E1 – penghapusan monomolekul, dsb.

Mari lihat beberapa contoh.

Contoh 1. Atom hidrogen dalam alkana boleh digantikan oleh atom halogen:

CH 4 + C1 2  CH 3 C1 + HC1

Tindak balas mengikut mekanisme radikal rantai (zarah yang menyerang ialah radikal klorin C1  ). Ini bermakna mengikut sifat elektronik reagen, tindak balas ini adalah radikal bebas; dengan perubahan dalam bilangan zarah - tindak balas penggantian; dengan sifat belahan ikatan - tindak balas homolitik; jenis pengaktifan – fotokimia atau haba; mengikut ciri-ciri tertentu - halogenasi; mekanisme tindak balas – S R .

Contoh 2. Atom hidrogen dalam alkana boleh digantikan oleh kumpulan nitro. Tindak balas ini dipanggil tindak balas penitratan dan mengikut skema:

R – H+HO – NO 2  R – NO 2 + H 2 O

Tindak balas penitratan dalam alkana juga mengikuti mekanisme radikal rantai. Ini bermakna mengikut sifat elektronik reagen, tindak balas ini adalah radikal bebas; dengan perubahan dalam bilangan zarah - tindak balas penggantian; dengan sifat pecah ikatan - homolitik; jenis pengaktifan - haba; mengikut ciri-ciri tertentu - penitratan; melalui mekanisme – S R .

Contoh 3. Alkena dengan mudah menambah hidrogen halida kepada ikatan rangkap:

CH 3 – CH = CH 2 + HBr → CH 3 – CHBr – CH3.

Tindak balas boleh diteruskan mengikut mekanisme penambahan elektrofilik, yang bermaksud bahawa mengikut sifat elektronik reagen - tindak balas adalah elektrofilik (zarah serangan - H +); dengan perubahan dalam bilangan zarah - tindak balas penambahan; dengan sifat pecah ikatan - heterolitik; mengikut ciri-ciri tertentu - hidrohalogenasi; melalui mekanisme – Ad E .

Tindak balas yang sama dengan kehadiran peroksida boleh diteruskan dengan mekanisme radikal, maka, disebabkan sifat elektronik reagen, tindak balas akan menjadi radikal (zarah yang menyerang ialah Br  ); dengan perubahan dalam bilangan zarah - tindak balas penambahan; dengan sifat pecah ikatan - homolitik; mengikut ciri-ciri tertentu - hidrohalogenasi; melalui mekanisme – Ad R .

Contoh 4. Tindak balas hidrolisis alkali alkil halida diteruskan melalui mekanisme penggantian nukleofilik bimolekul.

CH 3 CH 2 I + NaOH  CH 3 CH 2 OH + NaI

Ini bermakna mengikut sifat elektronik reagen, tindak balas adalah nukleofilik (zarah serangan – OH –); dengan perubahan dalam bilangan zarah - tindak balas penggantian; mengikut sifat belahan ikatan - heterolitik, mengikut ciri-ciri tertentu - hidrolisis; melalui mekanisme – S N 2.

Contoh 5. Apabila alkil halida bertindak balas dengan larutan alkohol alkali, alkena terbentuk.

CH 3 CH 2 CH 2 Br
[CH 3 CH 2 C + H 2 ]  CH 3 CH = CH 2 + H +

Ini dijelaskan oleh fakta bahawa karbokation yang terhasil distabilkan bukan dengan penambahan ion hidroksil, kepekatannya dalam alkohol tidak penting, tetapi oleh pengabstrakan proton dari atom karbon jiran. Tindak balas untuk menukar bilangan zarah ialah detasmen; dengan sifat pecah ikatan - heterolitik; mengikut ciri-ciri tertentu - dehydrohalogenation; mengikut mekanisme - penghapusan E.

Soalan kawalan

1. Senaraikan ciri-ciri tindak balas organik dikelaskan.

2. Bagaimanakah tindak balas berikut boleh dikelaskan:

– sulfonasi toluena;

– interaksi etanol dan asid sulfurik dengan pembentukan etilena;

– brominasi propena;

– sintesis marjerin daripada minyak sayuran.

Terdapat sistem yang berbeza untuk mengklasifikasikan tindak balas organik, yang berdasarkan pelbagai tanda. Antaranya ialah klasifikasi berikut:

• Oleh hasil akhir tindak balas, iaitu perubahan dalam struktur substrat;
• Oleh mekanisme tindak balas, iaitu, mengikut jenis pemecahan ikatan dan jenis reagen.

Bahan yang berinteraksi dalam tindak balas organik terbahagi kepada reagen Dan substrat. Dalam kes ini, reagen dianggap menyerang substrat.

DEFINISI

Reagen- bahan yang bertindak ke atas objek - substrat - dan menyebabkan perubahan dalam ikatan kimia di dalamnya. Reagen dibahagikan kepada radikal, elektrofilik dan nukleofilik.

DEFINISI

Substrat, secara amnya dianggap sebagai molekul yang menyediakan atom karbon untuk ikatan baru.

KLASIFIKASI TINDAK BALAS MENGIKUT KEPUTUSAN AKHIR (PERUBAHAN DALAM STRUKTUR SUBSTRAT)

DALAM kimia organik Terdapat empat jenis tindak balas berdasarkan keputusan akhir dan perubahan dalam struktur substrat: penambahan, penggantian, detasmen, atau penyingkiran(dari bahasa Inggeris untuk menyingkirkan- keluarkan, belah), dan penyusunan semula (isomerisasi)). Pengelasan ini adalah serupa dengan pengelasan tindak balas dalam kimia tak organik mengikut bilangan reagen awal dan bahan terhasil, dengan atau tanpa perubahan dalam komposisi. Pengelasan mengikut keputusan akhir adalah berdasarkan tanda rasmi, kerana persamaan stoikiometri, sebagai peraturan, tidak mencerminkan mekanisme tindak balas. Mari kita bandingkan jenis tindak balas dalam kimia tak organik dan kimia organik.

n) tanpa menggantikannya dengan yang lain.

Bergantung pada atom mana yang terpecah - yang jiran C–C atau diasingkan oleh dua atau tiga atau lebih atom karbon – C–C–C– C–, –C–C–C–C– C–, sebatian boleh terbentuk dengan berbilang bon dan atau sebatian kitaran. Penghapusan hidrogen halida daripada alkil halida atau air daripada alkohol berlaku mengikut peraturan Zaitsev.

DEFINISI

pemerintahan Zaitsev: A atom hidrogen H dikeluarkan daripada atom karbon terhidrogenasi yang paling sedikit.

Sebagai contoh, penyingkiran molekul hidrogen bromida berlaku daripada atom jiran dengan kehadiran alkali, mengakibatkan pembentukan natrium bromida dan air.

DEFINISI

Pengumpulan semula- tindak balas kimia yang mengakibatkan perubahan dalam susunan relatif atom dalam molekul, pergerakan berbilang ikatan atau perubahan dalam kepelbagaiannya.

Penyusunan semula boleh dilakukan sambil mengekalkan komposisi atom molekul (pengisomeran) atau mengubahnya.

DEFINISI

Pengisomeran- kes khas tindak balas penyusunan semula yang membawa kepada perubahan sebatian kimia kepada isomer melalui perubahan struktur dalam rangka karbon.

Penyusunan semula juga boleh berlaku dengan mekanisme homolitik atau heterolitik. Penyusunan semula molekul boleh dikelaskan mengikut pelbagai kriteria, contohnya, mengikut ketepuan sistem, dengan sifat kumpulan yang berhijrah, mengikut stereospecificity, dll. Banyak tindak balas penyusunan semula mempunyai nama tertentu - Penyusunan semula Claisen, penyusunan semula Beckmann, dsb.

Tindak balas pengisomeran digunakan secara meluas dalam proses perindustrian, seperti penapisan petroleum untuk meningkatkan bilangan oktana petrol. Contoh pengisomeran ialah penjelmaan n-oktana kepada isooktana:

KLASIFIKASI TINDAK BALAS ORGANIK MENGIKUT JENIS REAGEN

PUTUS HUBUNG

Pembelahan ikatan dalam sebatian organik boleh menjadi homolitik atau heterolitik.

DEFINISI

Pembelahan ikatan homolitik- ini adalah pemecahan, akibatnya setiap atom menerima elektron tidak berpasangan dan dua zarah terbentuk yang mempunyai struktur elektronik yang serupa - bebas radikal.

Pemecahan homolitik adalah ciri nonpolar atau polar lemah ikatan, seperti C–C, Cl–Cl, C–H, dan memerlukan sejumlah besar tenaga.

Radikal yang terhasil, yang mempunyai elektron tidak berpasangan, adalah sangat reaktif, oleh itu proses kimia tindak balas yang berlaku dengan penyertaan zarah tersebut selalunya bersifat "rantai", ia sukar dikawal, dan tindak balas menghasilkan satu set produk penggantian. Oleh itu, apabila metana diklorin, hasil penggantian adalah klorometana C H3 C l CH3Cl, diklorometana C H2 C l2 CH2Cl2, kloroform C H C l3 CHCl3 dan karbon tetraklorida C C l4 CCl4. Tindak balas yang melibatkan radikal bebas diteruskan melalui mekanisme pertukaran pembentukan ikatan kimia.

Radikal yang terbentuk semasa pembelahan ikatan tersebut menyebabkan mekanisme radikal perjalanan tindak balas. Reaksi radikal biasanya berlaku apabila suhu tinggi atau melalui sinaran (cth cahaya).

Oleh kerana kereaktifan yang tinggi, radikal bebas boleh memberi kesan negatif pada tubuh manusia, memusnahkan membran sel, menjejaskan DNA dan menyebabkan penuaan pramatang. Proses ini dikaitkan terutamanya dengan peroksidasi lipid, iaitu, pemusnahan struktur asid politaktepu yang membentuk lemak di dalam membran sel.

DEFINISI

Pembelahan ikatan heterolitik- ini ialah jurang di mana pasangan elektron kekal dengan atom yang lebih elektronegatif dan dua zarah bercas terbentuk - ion: kation (positif) dan anion (negatif).

Dalam tindak balas kimia, zarah-zarah ini melaksanakan fungsi " nukleofil"("phil" - daripada gr. jatuh cinta) Dan " elektrofil", membentuk ikatan kimia dengan rakan tindak balas mengikut mekanisme penderma-penerima. Zarah nukleofilik menyediakan pasangan elektron untuk membentuk ikatan baru. Dalam kata lain,

DEFINISI

Nukleofil- reagen kimia yang kaya dengan elektron yang mampu berinteraksi dengan sebatian kekurangan elektron.

Contoh nukleofil ialah sebarang anion ( C l− , saya− , N O− 3 Cl−,I−,NO3− dsb.), serta sebatian yang mempunyai pasangan elektron tunggal ( N H3 , H2 O NH3,H2O).

Oleh itu, apabila ikatan dipecahkan, radikal atau nukleofil dan elektrofil boleh terbentuk. Berdasarkan ini, tiga mekanisme tindak balas organik berlaku.

MEKANISME TINDAK BALAS ORGANIK

Mekanisme radikal bebas: tindak balas dimulakan oleh radikal bebas yang terbentuk apabila pecah homolitik ikatan dalam molekul.

Pilihan yang paling tipikal ialah pembentukan radikal klorin atau bromin semasa penyinaran UV.

1. Penggantian radikal bebas

metana bromometana

Permulaan rantai

Pertumbuhan rantai

Litar terbuka

2. Penambahan radikal bebas

polietilena etena

Mekanisme elektrofilik: tindak balas bermula dengan zarah elektrofilik yang menerima cas positif akibatnya pecah heterolitik komunikasi. Semua elektrofil adalah asid Lewis.

Zarah tersebut terbentuk secara aktif di bawah pengaruh Asid Lewis, yang meningkatkan cas positif zarah. Paling kerap digunakan A l C l3 , F e C l3 , F e B r3 ,ZnC l2 AlCl3,FeCl3,FeBr3,ZnCl2, melaksanakan fungsi mangkin.

Tapak serangan zarah elektrofil ialah bahagian molekul yang telah meningkatkan ketumpatan elektron, iaitu ikatan berganda dan cincin benzena.

Bentuk umum tindak balas penggantian elektrofilik boleh dinyatakan dengan persamaan:

1. Penggantian elektrofilik

benzena bromobenzena

2. Sambungan elektrofilik

propena 2-bromopropana

propyne 1,2-dikloropropena

Penambahan kepada hidrokarbon tak tepu tak simetri berlaku mengikut peraturan Markovnikov.

DEFINISI

Peraturan Markovnikov: tambahan kepada alkena tidak simetri bagi molekul bahan kompleks dengan formula bersyarat HX (di mana X ialah atom halogen atau kumpulan hidroksil OH–), atom hidrogen ditambah kepada atom karbon paling terhidrogenasi (mengandungi atom hidrogen terbanyak) pada ikatan berganda. , dan X paling kurang terhidrogenasi.

Sebagai contoh, penambahan hidrogen klorida HCl kepada molekul propena C H3 – C H = C H2 CH3–CH=CH2.

Tindak balas berlaku melalui mekanisme penambahan elektrofilik. Disebabkan oleh pengaruh pendermaan elektron C H3 CH3-kumpulan, ketumpatan elektron dalam molekul substrat dialihkan ke atom karbon pusat (kesan induktif), dan kemudian di sepanjang sistem ikatan berganda - ke atom karbon terminal C H2 CH2-kumpulan (kesan mesomerik). Oleh itu, lebihan cas negatif disetempatkan tepat pada atom ini. Oleh itu, serangan bermula dengan proton hidrogen H+ H+, iaitu zarah elektrofilik. Ion karbena bercas positif terbentuk [ C H3 – C H − C H3 ] + + , yang mana anion klorin ditambah C l− Cl−.

DEFINISI

Pengecualian kepada peraturan Markovnikov: Tindak balas penambahan berterusan terhadap peraturan Markovnikov jika tindak balas melibatkan sebatian di mana atom karbon yang bersebelahan dengan atom karbon ikatan berganda menyerap sebahagian ketumpatan elektron, iaitu, dengan kehadiran substituen yang menunjukkan kesan penarikan elektron yang ketara. (–C C l3 , – C N , – C O O H(–CCl3,–CN,–COOH dan lain-lain).

Mekanisme nukleofilik: tindak balas bermula dengan zarah nukleofilik yang mempunyai cas negatif, terbentuk akibatnya pecah heterolitik komunikasi. Semua nukleofil - asas Lewis.

Dalam tindak balas nukleofilik, reagen (nukleofil) mempunyai pasangan elektron bebas pada salah satu atom dan merupakan molekul neutral atau anion ( H a l– , O H– , R O− , R S– , R C O O– , R– , C N – , H2 O, R O H, N H3 , R N H2 Hal–,OH–,RO−,RS–,RCOO–,R–,CN–,H2O,ROH,NH3,RNH2 dan lain-lain).

Nukleofil menyerang atom dalam substrat dengan ketumpatan elektron paling rendah (iaitu, dengan cas positif separa atau lengkap). Langkah pertama dalam tindak balas penggantian nukleofilik ialah pengionan substrat untuk membentuk karbokation. Dalam kes ini, ikatan baru terbentuk disebabkan oleh pasangan elektron nukleofil, dan yang lama mengalami pembelahan heterolitik dengan penyingkiran kation berikutnya. Contoh tindak balas nukleofilik ialah penggantian nukleofilik (simbol SN S.N.) pada atom karbon tepu, contohnya hidrolisis alkali derivatif bromo.

1. Penggantian nukleofilik

2. Penambahan nukleofilik

etanal sianohidrin

sumber http://foxford.ru/wiki/himiya

Pelajaran 2. Pengelasan tindak balas dalam kimia organik. Latihan tentang isomerisme dan homolog

KLASIFIKASI TINDAK BALAS DALAM KIMIA ORGANIK.

Terdapat tiga klasifikasi utama tindak balas organik.

1 Pengelasan mengikut kaedah pemecahan ikatan kovalen dalam molekul bahan bertindak balas.

§ Tindak balas yang diteruskan melalui mekanisme pembelahan ikatan radikal bebas (homolitik). Ikatan kovalen kutub rendah mengalami pembelahan sedemikian. Zarah yang terhasil dipanggil radikal bebas – kimia. zarah dengan elektron tidak berpasangan yang sangat aktif secara kimia. Contoh tipikal tindak balas sedemikian ialah halogenasi alkana, Sebagai contoh:

§ Tindak balas yang diteruskan melalui mekanisme pembelahan ikatan ionik (heterolitik). Ikatan kovalen polar mengalami belahan sedemikian. Pada masa tindak balas, zarah ionik organik terbentuk - karbokation (ion yang mengandungi atom karbon dengan cas positif) dan karbion (ion yang mengandungi atom karbon dengan cas negatif). Contoh tindak balas sedemikian ialah tindak balas hidrohalogenasi alkohol, Sebagai contoh:

2. Pengelasan mengikut mekanisme tindak balas.

§ Tindak balas penambahan - tindak balas di mana satu terbentuk daripada dua molekul yang bertindak balas (sebatian tak tepu atau kitaran masuk). Sebagai contoh, berikan tindak balas penambahan hidrogen kepada etilena:

§ Tindak balas penggantian ialah tindak balas yang mengakibatkan pertukaran satu atom atau kumpulan atom dengan kumpulan atau atom lain. Sebagai contoh, berikan tindak balas metana dengan asid nitrik:

§ Tindak balas penyingkiran – pemisahan molekul kecil daripada bahan organik asal. Terdapat a-penghapusan (penghapusan berlaku daripada atom karbon yang sama, sebatian tidak stabil terbentuk - carbenes); b-penyingkiran (penyingkiran berlaku daripada dua atom karbon bersebelahan, alkena dan alkuna terbentuk); g-penghapusan (penghapusan berlaku daripada atom karbon yang lebih jauh, sikloalkana terbentuk). Berikan contoh tindak balas di atas:

§ Tindak balas penguraian - tindak balas yang menghasilkan satu molekul org. Beberapa sebatian yang lebih ringkas terbentuk. Contoh tipikal tindak balas sedemikian ialah retak butana:

§ Tindak balas pertukaran - tindak balas semasa molekul reagen kompleks menukarnya komponen.Sebagai contoh, berikan tindak balas antara asid asetik dan natrium hidroksida:

§ Tindak balas kitaran ialah proses pembentukan molekul kitaran daripada satu atau lebih molekul kitaran. Tuliskan tindak balas untuk menghasilkan sikloheksana daripada heksana:

§ Tindak balas pengisomeran ialah tindak balas peralihan satu isomer kepada isomer lain dalam keadaan tertentu. Berikan contoh pengisomeran butana:

§ Tindak balas pempolimeran ialah proses berantai, sambungan bersiri molekul berat molekul rendah kepada molekul berat molekul tinggi yang lebih besar dengan melekatkan monomer pada pusat aktif yang terletak di hujung rantaian tumbuh. Pempolimeran tidak disertai dengan pembentukan produk sampingan. Contoh biasa ialah tindak balas pembentukan polietilena:

§ Tindak balas polikondensasi ialah gabungan jujukan monomer menjadi polimer, disertai dengan pembentukan hasil sampingan berat molekul rendah (air, ammonia, hidrogen halida, dll.). Sebagai contoh, tulis tindak balas untuk pembentukan resin fenol-formaldehid:

§ Tindak balas pengoksidaan

a) pengoksidaan lengkap (pembakaran), Sebagai contoh:

b) pengoksidaan tidak lengkap (pengoksidaan mungkin dengan oksigen atmosfera atau agen pengoksidaan kuat dalam larutan - KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7). Sebagai contoh, tuliskan tindak balas pengoksidaan pemangkin metana dengan oksigen atmosfera dan pilihan untuk pengoksidaan etilena dalam larutan dengan nilai pH yang berbeza:

3. Pengelasan mengikut kimia tindak balas.

· Tindak balas halogenasi – pengenalan org ke dalam molekul. sebatian atom halogen melalui penggantian atau penambahan (halogenasi penggantian atau penambahan). Tuliskan tindak balas halogen bagi etana dan etena:

· Tindak balas hidrohalogenasi – penambahan hidrogen halida kepada sebatian tak tepu. Kereaktifan meningkat dengan peningkatan jisim molar Hal. Dalam kes mekanisme tindak balas ionik, penambahan diteruskan mengikut peraturan Markovnikov: ion hidrogen melekat pada atom karbon yang paling terhidrogenasi. Berikan satu contoh tindak balas antara propena dan hidrogen klorida:

· Tindak balas penghidratan ialah penambahan air kepada sebatian organik asal dan mematuhi peraturan Markovnikov. Sebagai contoh, tulis tindak balas penghidratan propena:

· Tindak balas penghidrogenan ialah penambahan hidrogen kepada sebatian organik. Biasanya dijalankan dengan kehadiran logam Kumpulan VIII Jadual Berkala (platinum, paladium) sebagai pemangkin. Tuliskan tindak balas penghidrogenan asetilena:

· Tindak balas penyahhalogenan – penyingkiran atom halogen daripada molekul org. sambungan. Sebagai contoh, berikan tindak balas untuk menghasilkan butena-2 daripada 2,3-diklorobutana:

· Tindak balas dehidrohalogenasi ialah penyingkiran molekul hidrogen halida daripada molekul organik untuk membentuk ikatan atau cincin berganda. Biasanya mematuhi peraturan Zaitsev: hidrogen dipisahkan daripada atom karbon terhidrogenasi yang paling sedikit. Tuliskan tindak balas 2-klorobutana dengan larutan alkohol kalium hidroksida:

· Tindak balas dehidrasi – memisahkan molekul air daripada satu atau lebih molekul organik. bahan (dehidrasi intramolekul dan intermolekul). Ia dijalankan pada suhu tinggi atau dengan kehadiran agen penyingkiran air (conc. H 2 SO 4, P 2 O 5). Berikan contoh dehidrasi etil alkohol:

· Tindak balas dehidrogenasi – penyingkiran molekul hidrogen daripada org. sambungan. Tuliskan tindak balas penyahhidrogenan etilena:

· Tindak balas hidrolisis ialah tindak balas pertukaran antara bahan dan air. Kerana hidrolisis dalam kebanyakan kes boleh diterbalikkan; ia dijalankan dengan kehadiran bahan yang mengikat produk tindak balas, atau produk dikeluarkan dari sfera tindak balas. Hidrolisis dipercepatkan dalam persekitaran berasid atau beralkali. Berikan contoh hidrolisis akueus dan alkali (penyabunan) asid etil asetik:

· Tindak balas pengesteran - pembentukan ester daripada asid yang mengandungi oksigen organik atau bukan organik dan alkohol. Conc. digunakan sebagai pemangkin. asid sulfurik atau hidroklorik. Proses pengesteran boleh diterbalikkan, jadi produk mesti dikeluarkan dari sfera tindak balas. Tuliskan tindak balas pengesteran etil alkohol dengan asid formik dan nitrik:

· Tindak balas nitrat – pengenalan kumpulan –NO 2 ke dalam molekul org. sambungan, Sebagai contoh, tindak balas penitratan benzena:

· Tindak balas sulfonasi – pengenalan kumpulan –SO 3 H ke dalam molekul org. sambungan. Tuliskan tindak balas sulfonasi metana:

· Tindak balas alkilasi – pengenalan radikal ke dalam molekul org. sebatian akibat pertukaran atau tindak balas penambahan. Sebagai contoh, tuliskan tindak balas benzena dengan klooetana dan dengan etilena:

Latihan tentang isomerisme dan homolog

1. Nyatakan antara bahan berikut yang manakah homolog antara satu sama lain: C 2 H 4, C 4 H 10, C 3 H 6, C 6 H 14, C 6 H 6, C 6 H 12, C 7 H 12 , C 5 H 12 , C 2 H 2 .

2. Buat formula struktur dan berikan nama kepada semua isomer bagi komposisi C 4 H 10 O (7 isomer).

3. Produk pembakaran lengkap sebanyak 6.72 liter campuran etana dan homolognya, yang mempunyai satu lagi atom karbon, dirawat dengan lebihan air kapur, mengakibatkan pembentukan 80 g sedimen. Homolog manakah yang lebih banyak terdapat dalam campuran asal? Tentukan komposisi campuran awal gas. (2.24L etana dan 4.48L propana).

4. Buat formula struktur alkana dengan ketumpatan wap hidrogen relatif 50, molekulnya mengandungi satu atom karbon tertier dan kuaternari.

5. Antara bahan yang dicadangkan, pilih isomer dan susun formula strukturnya: 2,2,3,3,-tetramethylbutane; n-heptana; 3-etilheksana; 2,2,4-trimetilheksana; 3-metil-3-etilpentana.

6. Kira ketumpatan wap dalam udara, hidrogen dan nitrogen bagi ahli kelima siri homolog alkadiena (2.345; 34; 2.43).

7. Tuliskan formula struktur semua alkana yang mengandungi 82.76% karbon dan 17.24% hidrogen mengikut jisim.

8. Untuk penghidrogenan lengkap 2.8 g etilena hidrokarbon, 0.896 liter hidrogen (no.) telah digunakan. Kenal pasti hidrokarbon jika ia diketahui mempunyai struktur rantai lurus.

9. Apabila menambah gas mana kepada campuran propana dan pentana yang sama isipadunya, ketumpatan oksigen relatifnya akan meningkat; adakah ia akan berkurangan?

10. Berikan formula bahan gas ringkas yang mempunyai ketumpatan udara yang sama dengan alkena termudah.

11. Bina formula struktur dan namakan semua hidrokarbon yang mengandungi 32e dalam molekul 5 isomer).

Teori penggantian dalam sebatian aromatik. Tindak balas penggantian elektrofilik. Orientant jenis ke-2 (meta-orientants).

Substituen yang mempunyai kesan induktif negatif atau negatif kedua-dua kesan induktif dan mesomerik mengarahkan penggantian elektrofilik ke kedudukan meta cincin benzena dan dipanggil orientants jenis kedua.

Reaksi organik, seperti tindak balas bukan organik, dibahagikan kepada 3 jenis utama:

1) tindak balas penggantian: CH 4 + CI 2 → CH 3 CI + HCI;

2) tindak balas penyingkiran: CH 3 CH 2 Br → CH 2 = CH 2 + HBr;

3) tindak balas penambahan: CH 2 = CH 2 + HBr → CH 3 CH 2 Br.( tindak balas pempolimeran)

Mengelaskan dengan mekanisme pemecahan ikatan kovalen dalam molekul bertindak balas.

Dua cara untuk memecahkan ikatan kovalen.

1. Jika pasangan elektron sepunya dikongsi antara atom, membentuk radikal. Radikal-zarah dengan elektron tidak berpasangan. Pemutusan sambungan ini dipanggil radikal (homolitik).Keanehan Hubungan ini ialah radikal yang terbentuk berinteraksi dengan molekul yang terdapat dalam sistem tindak balas atau antara satu sama lain.

Radikal yang terhasil berinteraksi dengan molekul yang terdapat dalam sistem tindak balas atau antara satu sama lain: CH 3 + CI 2 → CH 3 CI + CI.

Mengikut mekanisme radikal, tindak balas berlaku di mana ikatan kekutuban rendah (C-C, C-H, N-N) dipecahkan pada suhu tinggi, di bawah pengaruh cahaya atau sinaran radioaktif.

2. Jika, apabila ikatan dipecahkan, pasangan elektron sepunya kekal dengan satu atom, maka ion – kation dan anion. Mekanisme ini dipanggil ionik atau heterolitik. Ia membawa kepada pembentukan organik kation atau anion: 1) metil klorida membentuk metil kation dan anion klorida; 2) metil litium membentuk kation litium dan anion metil.

Ion organik mengalami transformasi selanjutnya. Dalam kes ini, kation berinteraksi dengan nukleofilik zarah (“penyayang nukleus”), dan anion organik – dengan elektrofilik("mencintai elektron") zarah (kation logam, halogen, dll.).

Mekanisme ionik diperhatikan apabila ikatan kovalen polar terputus (karbon - halogen, karbon - oksigen, dll.).

Zarah ionik organik adalah serupa dengan ion dalam kimia tak organik - ia mempunyai cas yang sepadan. Walau bagaimanapun, ia sangat berbeza: ion sebatian tak organik sentiasa terdapat dalam larutan akueus, dan zarah ionik organik hanya muncul pada saat tindak balas.

Oleh itu, dalam banyak kes adalah perlu untuk bercakap bukan tentang ion organik bebas, tetapi tentang molekul yang sangat terpolarisasi.

Mekanisme radikal diperhatikan apabila ikatan kovalen bukan kutub atau kutub rendah (karbon-karbon, karbon-hidrogen, dll.) dipecahkan.

Zarah ionik organik adalah serupa dengan ion dalam kimia tak organik - ia mempunyai cas yang sepadan.