Adweithiau amnewid: Disgrifiad enghreifftiau hafaliad

Mae llawer o adwaith amnewid yn agor y ffordd i baratoi amrywiol cyfansoddion cael cais cyfleustodau. Mae rhan fawr mewn gwyddoniaeth cemegol a diwydiant yn cael ei roi amnewidiad electroffilig ac niwcleoffilig. Mewn synthesis organig, prosesau hyn yn cael nifer o nodweddion y dylid eu nodi.

Mae amrywiaeth o ffenomenau cemegol. adwaith amnewid

newidiadau cemegol sy'n gysylltiedig â thrawsnewid mater, mae nifer o nodweddion gwahanol. Gall fod yn wahanol ganlyniadau, effeithiau thermol; rhai prosesau yn mynd i orffen, mae'n dod yn arall cydbwysedd cemegol. asiantau Addasu ei fod yn aml yn cyd-fynd gynyddu neu leihau maint y ocsideiddio. Yn y dosbarthiad o ffenomena cemegol yn eu canlyniadau terfynol yn tynnu sylw at y gwahaniaethau ansoddol a meintiol rhwng yr adweithyddion o gynhyrchion. Gall y nodweddion hyn fod yn gwahaniaethu 7 fathau o adweithiau cemegol, gan gynnwys amnewid, symud ymlaen yn ôl y cynllun: A-B-C A + C + B. gofnodi symlach o ddosbarth cyfan o ffenomenau cemegol yn rhoi syniad bod ymhlith y deunyddiau cychwyn yw'r hyn a elwir yn "ymosodwr "substituent gronynnau yn yr atom reagent, grŵp gweithredol ion. Mae'r adwaith amnewid yn nodweddiadol o dirlawn a hydrocarbonau aromatig.

Gall adwaith amnewid yn digwydd ar ffurf dwbl-gyfnewid: A-B-C + E C + A-B-E. Un isrywogaeth - dadleoli, ee, copr, haearn o hydoddiant copr sylffad: CuSO ₄ + Fe = FeSO ₄ + Cu. Gan y gall y "ymosod" gronynnau ymddwyn atomau, ïonau neu grwpiau swyddogaethol

amnewid homolytig (radical, SR)

Pan fydd y mecanwaith o radical pâr rhwyg cofalent electron yn gyffredin i'r gwahanol elfennau a fydd yn cael ei ddosbarthu yn gyfrannol rhwng y "darnau" y moleciwl. Ffurfio radicals rhad ac am ddim. Mae'r sefydlogi gronynnau ansefydlog sy'n digwydd o ganlyniad i adweithiau dilynol. Er enghraifft, wrth baratoi ethan o fethan yn cynhyrchu radicalau rhydd sy'n gysylltiedig â'r adwaith amnewid: CH ₄ CH ₃ • + • H; CH ₃ • + • CH ₃ → C2H5; H • + • H → H2. cleavage bond homolytig ar y mecanwaith gweithredu o amnewid yn nodweddiadol alcanau, mae'r adwaith yn gymeriad cadwyn. Efallai y bydd y atomau methan H yn cael eu disodli yn olynol gan clorin. Yn yr un modd i adweithio gyda bromin, ïodin ond ni all i gymryd lle alcanau hydrogen yn uniongyrchol, fflworin yn ymateb yn rhy egnïol gyda nhw.

Dull holltiad bond heterolytig

Pan fydd y mecanwaith o adweithiau amnewid llif ion, electronau yn cael eu dosbarthu'n anwastad ymhlith gronynnau sydd newydd godi. Mae pâr o electronau rhwymo yn ymestyn yr holl ffordd i un o'r "darnau", mae'r rhan fwyaf yn aml, i'r partner cyfathrebu, yr ochr a oedd wedi gwrthbwyso dwysedd negyddol yn y moleciwl polar. Trwy amnewid adweithiau cynnwys ymateb ffurfio CH methyl alcohol ₃ OH. Yn brommetane moleciwl bwlch CH3Br yn gymeriad heterolytig, y gronynnau godir yn sefydlog. Methyl yn ennill wefr bositif, a bromo - negyddol: CH ₃ Br → CH ₃ ^{+ +} Br ^-; NaOH → Na ^{+ +} OH ^-; CH ₃ ^{+ +} OH ^- → Ch ₃ OH; Na ^{+ +} Br ^- ↔ NaBr.

Electroffiliau a niwclioffiliau

Gronynnau sydd heb electronau ac yn gallu eu derbyn, yn cael eu galw'n "electroffiliau." Mae'r rhain yn atomau carbon bondio gyda halogenau yn haloalkanes. Niwclioffiliau cael dwysedd electron uchel, eu bod yn "dioddef" pâr o electronau i greu bond cofalent. Mae'r adweithiau amnewid taliadau negyddol cyfoethog yn cael eu ymosod gan niwclioffiliau electroffiliau, diffyg o electronau. Mae'r ffenomen yn gysylltiedig â symudiad atomau neu gronynnau eraill - grŵp sy'n gadael. amrywiaeth arall o adweithiau amnewid - ymosod ar y niwclioffil electroffil. Weithiau anodd gwahaniaethu rhwng y ddwy broses, cyfeiriwyd at ailosod un neu math arall, oherwydd ei bod yn anodd pennu union pa fath o moleciwl - swbstrad, ac sydd - adweithydd. Fel arfer, mewn achosion o'r fath, mae'r ffactorau canlynol yn cael eu hystyried:

• natur y grŵp yn gadael;
• adweithedd y niwclioffil;
• natur y toddydd;
• y alcyl gyfran o'r strwythur.

amnewid niwclioffilig (SN)

Yn y broses o ryngweithio yn y moleciwl organig wedi bod yn cynyddu polareiddio. Yn yr hafaliadau ac am ddim cadarnhaol neu negyddol rhannol yn cael ei nodi gan y llythyren yn yr wyddor Roeg. cyfathrebu polareiddio yn rhoi syniad o natur ei rhwygo ac ymddygiad o "ddarnau" y moleciwl yn y dyfodol. Er enghraifft, mae atom carbon mewn iodomethane Mae gan wefr bositif rhannol, mae'n ganolfan electroffilig. Mae'n denu y deupol y dŵr, lle mae'r ocsigen mae gormodedd o electronau. Yn ymateb y electroffil gyda niwclioffil ei ffurfio methanol: CH ₃ Rwy'n + H ₂ O → CH ₃ OH + HI. adweithiau amnewid niwclioffilig yn digwydd gyda chyfranogiad ïon gwefr negatif neu moleciwl gael pâr electron rhad ac am ddim, nad yw'n cymryd rhan yn y gwaith o greu bond cemegol greu. cyfranogiad gweithredol y iodomethane mewn SN _2-ymateb oherwydd ei fod yn agored i ymosodiad niwclioffilig a symudedd ïodin.

amnewid electroffilig (SE)

Efallai y bydd y moleciwl organig fod yn bresennol ganolfan niwclioffilig, sy'n cael ei nodweddu gan fwy na dwysedd electronau. Mae'n adweithio gyda'r diffyg taliadau negyddol adweithydd electroffilig. gronynnau o'r fath yn atomau cael moleciwl orbital am ddim gyda dogn o dwysedd electron llai. Mae'r sodiwm formate carbon sydd â gofal "-", yn cael ei adweithio gyda rhan gadarnhaol o'r deupol dŵr - hydrogen: CH ₃ Na + H ₂ O → CH ₄ + NaOH. Mae'r cynnyrch yr adwaith hwn, amnewidiad electroffilig - methan. Pan fydd adweithiau heterolytig rhyngweithio ganolfannau moleciwlau organig a godir oppositely, sy'n rhoi gysylltiad â ïonau mewn sylweddau anorganig cemeg iddynt. Ni ddylid ei anwybyddu mai prin trosi cyfansoddion organig yn cyd-fynd ffurfio catïonau ac anionau hyn.

Unimolecular ac adweithiau bimolecular

Mae'r amnewidiad niwclioffilig yn monomolecular (SN1). Erbyn mecanwaith hwn, yn gynnyrch pwysig llifo hydrolysis o synthesis organig - biwtyl clorid trydyddol. Y cam cyntaf yn araf, mae'n gysylltiedig â daduniad cynyddol mewn i cation carbonium a anion clorid. Yr ail gam yw adwaith cyflymach digwydd ion carbonium a dŵr. Mae'r hafaliad yr adwaith o amnewid halogen yn y alcan i gael alcohol hydroxy a chynradd: (CH _{3) 3} C-Cl → (CH _{3) 3} C ^{+ +} Cl ^-; (CH _{3) 3} C ^{+ +} H ₂ O → (CH _{3) 3} C-OH ⁺ H +. Ar gyfer hydrolysis un-cam o halidau alcyl sylfaenol ac eilaidd a nodweddir gan ddinistrio y pryd o garbon oherwydd halogen a ffurfio pâr C-OH. Mae'r mecanwaith niwclioffilig bimolecular amnewid (SN2).

mecanwaith heterolytig o amnewid

mecanwaith amnewid yn golygu trosglwyddo electronau, mae'r cyfadeiladau canolradd greu. Mae'r adwaith yn bwrw ymlaen yn gyflymach, yr hawsaf yw hi i canolradd nodweddiadol ar ei chyfer. Yn aml, mae'r broses yn mynd mewn sawl cyfeiriad ar yr un pryd. Y fantais fel arfer yn cael y ffordd y mae'r gronynnau yn cael eu defnyddio, sy'n gofyn y gwariant lleiaf o ynni ar gyfer ei sefydlu. Er enghraifft, mae presenoldeb bond dwbl yn cynyddu'r tebygolrwydd o cation allyl CH 2 = CH-CH ₂ ^+, o'i gymharu â'r _CH3 ⁺ ion. Y rheswm yn gorwedd yn y dwysedd electronau y bond lluosog, sy'n effeithio ar y delocalization y wefr bositif, gwasgaru dros y moleciwl cyfan.

adwaith amnewid bensen

Mae'r grŵp o gyfansoddion organig, sy'n cael eu nodweddu gan amnewid electroffilig - arena. Bensen cylch - gwrthrych cyfleus ar gyfer ymosodiad electroffilig. Mae'r broses yn dechrau cyfathrebu gyda'r ail adweithydd polareiddio, a thrwy hynny ffurfio cwmwl electron electroffil cyfagos y cylch bensen. Y canlyniad yw pontio cymhleth. cyfathrebu gwerthfawr gronynnau electroffilig gydag un o'r atomau carbon eto, mae'n cael ei ddenu i'r gwefr negatif gyfan "aromatig chwech" electronau. Yn y trydydd cam o'r broses electroffil ac un atom carbon cylch clymu pâr cyffredin o electronau (bond cofalent). Ond yn yr achos hwn, yn y dinistr y "aromatig chwech", sydd yn anfanteisiol o ran cyflawni cyflwr ynni cynaliadwy sefydlog. Mae ffenomen y gellir ei alw'n "rhyddhau proton." Mae'n cael ei rannu i ffwrdd H ^+, adfer system gyfathrebu sefydlog, arenes nodweddiadol. sylwedd Ochr yn cynnwys hydrogen cation o gylch bensen a'r anion o'r ail adweithydd.

Mae enghreifftiau o adweithiau amnewid cemeg organig

Ar gyfer alcanau adwaith amnewid enwedig nodweddiadol. Mae enghreifftiau o adweithiau electroffilig ac niwcleoffilig arwain at cylchoalcanau a arenes. adweithiau tebyg yn y moleciwlau o sylweddau organig o dan amodau arferol, ond fel arfer - ac erbyn gwresogi ym mhresenoldeb catalyddion. Drwy brosesau cyffredin a astudiwyd yn dda yn cynnwys amnewid electroffilig aromatig. Mae ymateb mwyaf pwysig o'r math hwn:

1. Nitration bensen ag asid nitrig ym mhresenoldeb H ₂ SO ₄ - yn dilyn y cynllun: C ₆ H ₆ → C ₆ H ₅ -DIM _2.
2. Mae halogenation gatalytig bensen, yn enwedig clorineiddio, gan yr hafaliad: C ₆ H ₆ + Cl ₂ → C ₆ H ₅ Cl + HCl.
3. sulfonation Aromatig o elw bensen gyda "gandryll" asid sylffwrig, asid benzenesulfonic yn cael eu ffurfio.
4. Alkylation - amnewid yr atom hydrogen o'r cylch bensen i alcyl.
5. Acylation - ffurfio cetonau.
6. Formylation - ddisodli hydrogen ar grŵp CHO a ffurfio aldehydau.

Trwy amnewid adweithiau cynnwys yr ymateb mewn alcanau ac cylchoalcanau, wherein halogenau ymosod ar gael bond C-H. Efallai Derivatization fod yn gysylltiedig ag amnewid un, dau neu bob un o'r atomau hydrogen mewn hydrocarbonau dirlawn a cycloparaffins. Mae llawer o galogenoalkanov o moleciwlaidd pwysau isel yn cael eu defnyddio wrth gynhyrchu sylweddau mwy cymhleth sy'n perthyn i wahanol ddosbarthiadau. Mae'r llwyddiannau a gafwyd yn yr astudiaeth o ddulliau o adweithiau amnewid, rhoddodd ysgogiad pwerus i ddatblygiad cyfosodiadau ar sail alcanau, cyclo-gam a hydrocarbonau halogenaidd.