Классификация органических реакций

Классификация органических реакций имеет особенности по сравне­нию с классификацией реакций неорганических соединений и проводит­ся по следующим признакам:

1. В зависимости от характера переноса химических частиц между реагентами реакции делятся по соотношению чисел исходных веществ и продуктов на следующие типы:

а) Замещение (обозначают индексом S):

2 R-O-H + 2 Na → 2 R-O-Na + H₂

К реакциям замещения в органической химии относят также реакции обмена. В реакциях обмена число реагентов равно числу продуктов, например:

CH₃-Cl + KOH → CH₃-OH + KCl

Ag₂O + H-C≡C-H → Ag-C≡C-Ag + H₂O

б) Присоединение (соединение) (индекс А):

-С=С- + А-Б → -С- С-

А Б

Например: CH₂=CH₂ + Br₂ → Br-CH₂-CH₂-Br

В этих реакциях число продуктов по сравнению с числом исходных веществ уменьшается.

в) Расщепление и отщепление (элиминирование, индекс Е):

-С - С- → -С=С- + А-Б

А Б

Например: CH₃-CH₂-OH → CH₂=CH₂ + H₂O

В этих реакциях число продуктов по сравнению с числом исходных веществ возрастает.

Кроме того, в отдельные группы выделяются реакции окисления, полимеризации, поликонденсации и различные перегруппировка, хотя все они могут рассматриваться как разновидности реакций «а», «б» и «в».

Поскольку в большинстве органических реакций атом углерода меняет свою степень окисления, то в органической химии к реакциям окисления условно относят только реакции с кислородом, кислородсодержащими окислителями и катионами металлов: СН₃СН₂ОН + [О] → СН₃СНО + Н₂О.

2. Типы органических реакций в зависимости от механизма разрыва ковалентной связи в реагирующих молекулах:

а) гомолитические (радикальные) реакции:

А : В → А^. + В^.

В этом случае в ходе реакции электронная пара химической связи разобщается и образуются атомы или группы атомов, несущие неспаренный электрон (обозначаются точкой). Такие частицы называются свободными радикалами, вследствие наличия неспаренного электрона они очень реакционноспособны. Радикальный путь характерен для реакций сучастием малополярных связей (например, С-Н), протекающей в малополярных средах. Эти реакции требуют инициирования и проходят либо при высоких температурах (Т), либо при облучении (hn), либо в присутствии радикалов-инициаторов (RО^.и др.)

б) гетеролитические (ионные) реакции. В ходе таких реакций общая
ковалентная пара при разрыве связи полностью переходит к одному из
фрагментов молекулы с образованием на промежуточных стадиях анионов
и катионов, которые очень неустойчивы и быстро превращаются в
молекулы:

А : В + С^– → А : С + В^– (1)

А : В + С⁺ → А : С + В⁺ (2)

Если в ионной реакции реагент является электронодонором, то его называют нуклеофильным. Такие реагенты представляют собой либо анионы, либо молекулы с атомами, несущими неподеленные электроны (НО^–, Cl^–, RCOО^–, RО^–, CN^–, КОН, Н₂О, NH₃). Если реагент обладает дефи­цитом электронов, его называют электрофильным. К электрофильным реа­гентам относятся катионы (Н⁺, Н₃О⁺, Cl⁺, NO₂⁺и др.), а также молекулы, содержащие атомы с незаполненными валентными орбиталями (AlCl₃, FeBr₃, BF₃ и т.п), либо атомы с высоким электронным дефицитом (>C^d+=O и др.).

Функции электрофильных реагентов могут выполнять также молеку­лы, содержащие подвижный водород (НВr, Н₂О, RОН, NН₃ и др.). В зави­симости от того, кем выступает реагент (нуклеофилом или электрофилом) на лимитирующей (наиболее медленной) стадии всего процесса, различают нуклеофильные реакции (уравнение (1), С – нуклеофил) и электрофильные реакции (уравнение (2), С – ^электрофил).