2.4. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАГЕНТОВ И РЕАКЦИЙ

Реагенты подразделяют на нуклеофильные (стремящиеся к «плюсу») и электрофильные (стремящиеся к «минусу»). Ясно, что первые обладают избыточной электронной плотностью, вторые — недостатком ее.

Нуклеофильные реагенты (основания, или основания Льюиса).

1. Анионы: и др.

2. Соединения со свободными парами электронов: гидразин гидроксиламин тиоспирты (меркаптаны) фосфиты оксид углерода (II) карбен и др.

3. Ненасыщенные соединения: олефины, ацетилены, бензол и его производные, предоставляющие электрофилу -электроны.

Электрофильные реагенты (кислоты, или кислоты Льюиса).

1. Катионы и недиссоциированные кислоты: и др.

2. Молекулы с незаполненными электронными оболочками на центральном атоме (кислоты Льюиса): и др.

3. Радикалы:

4. Положительно заряженные фрагменты поляризованных молекул и комплексов:

5. Ацетилены и олефины, активированные электрофильными реагентами:

6. Соединения с полярными функциональными группами, несу щими дробный положительный заряд:

Реагирующее вещество принято называть субстратом, или реагентом.

Под субстратом подразумевают базовое соединение, реакционная способность которого является предметом изучения. Соединения, которыми действуют на субстрат, выявляя его химическое поведение, называют реагентами.

Органические реакции классифицируют по нескольким признакам.

Классификация реакций по природе реагирующих частиц. Если связь в реагирующей молекуле расщепляется симметрично (гомо литически), то промежуточно образуются радикалы, несимметрично (гетеролитически) — ионы:

Контактная Диссоциированные ионная пара попы

1. Гомолитические (радикальные) реакции, Например, хлорирование метана:

2. Гетеролитические (полярные, ионные) реакции. В этих реакциях реагент предварительно поляризуется или распадается на ионы. Например, реакция бромистого метила со щелочью:

3. Молекулярные реакции, характеризующиеся синхронным перераспределением электронной плотности в промежуточном состоянии без явно выраженного разделения зарядов К ним относятся перициклические реакции с согласованным переносом электронов в циклических комплексах Например, реакция Дильса-Альдера:

4. Ион-радикальные реакции. Эти реакции осуществляются через стадии, в которых донор из имеющейся у него свободной пары электронов передает акцептору один электрон

Ион-радикалы претерпевают дальнейшие превращения.

Одноэлектронный перенос может служить элементарным актом гетеролитпческих реакций.

Классификация реакций по направлению.

1. Реакции присоединения. Присоединение по кратным связям происходит за счет передачи -электронов электрофильному реагенту и поэтому называется электроф ильным присоединением, Например, гидробромирование пропилена:

2. Реакции отщепления (элиминирования):

3. Реакции замещения — нуклеофильного или электрофильного

(нуклеофильное замещение: замещает

(электрофнлыюе замещение: радикал замещает

4. Перегруппировки. Это реакции, в которых происходит внутримолекулярное перемещение атомов или групп атомов, в результате чего изменяется порядок связывания атомов:

Классификация реакций по молекулярности стадии, определяющей общую скорость процесса.

1, Мономолекулярные реакции. Например, алкилироъание этанола трет-бутилбромидом:

Общая скорость реакции лимитируется стадией (1), в которой участвует молекула одного из реагентов.

2. Бимолекулярные реакции. Например, алкилирование этанола хлористым этилом:

В стадии, лимитирующей скорость реакции, участвует две молекулы.

Органические реакции, как правило, включают взаимодействие нуклеофильного и электрофильного реагентов:

Поэтому деление реакций на «нуклеофильные» и «электрофильные» относительно и основывается на особенностях реагента. Приведенный пример целесообразно классифицировать как нуклеофильное замещение у атома углерода, связанного с атомом галогена (амин реагент, галогеналкан — субстрат). Аналогично амину в качестве реагента могут выступать другие нуклеофильные реагенты: вода, спирты, карболовые кислоты и др.