Приложение 1. ТИПЫ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

При чтении этой книги Вы постоянно встречались с терминами, характеризующими тип химической реакции. В настоящем Приложении даны определения этих терминов и приведены примеры всех типов реакций.

Органические реакции удобно разделить на восемь типов, которые перечислены ниже. Однако это далеко не единственная из возможных классификаций. Не следует думать, что существует восемь и только восемь типов органических реакций. Предложенная классификация есть не более, чем удобный способ объяснения значений терминов, постоянно используемых в книге.

1. Замещение. Один атом или группа атомов удаляются из органической молекулы, а их место занимает другой атом (группа атомов):

Примеры:

В первом примере атом хлора замещает атом водорода, во втором — гидроксильная группа замещает атом брома.

2. Присоединение. Две молекулы соединяются друг с другом, образуя большую молекулу:

Примеры:

В первом случае небольшая молекула бромоводорода присоединяется к молекуле алкена. Во втором случае две органические молекулы соединяются вместе, образуя большую циклическую молекулу.

3. Отщепление. Эта реакция противоположна реакции присоединения: одна молекула расщепляется на две части. Обычно одна из двух образующихся частиц — небольшая неорганическая молекула В органической молекуле, как правило, возникает двойная связь.

Примеры:

В этих примерах спирт и галогеналкан отщепляют молекулы воды и бромоводорода соответственно.

4. Конденсация. Две органические молекулы объединяются в одну, отщепляя небольшую молекулу, такую, как или

Примеры:

При образовании сложного эфира выделяется вода, а наряду с амидом образуется хлороводород.

5. Гидролиз. Большая молекула расщепляется на две части, присоединяя элементы воды по месту разрыва связи:

Примеры:

6. Перегруппировка (изомеризация). Состав молекулы остается прежним. Изменяется лишь порядок соединения атомов:

Примеры:

Двойная связь смещается к центру молекулы, а атом водорода смещается к концу молекулы на два атома углерода (можно сказать от первого атома к третьему). Поэтому такая перегруппировка называется 1,3-гидридным сдвигом. Другой пример:

7. Окисление и восстановление. При этом изменяется степень окисления одного или нескольких атомов углерода. В некоторых реакциях присоединения, замещения или отщепления степень окисления атомов

углерода также может меняться. Таким образом, одна и та же реакция часто может быть отнесена к нескольким типам органических реакций.

Ниже показана степень окисления атома углерода в различных классах соединений. Ее можно вычислить, исходя из следующего. Каждая связь атома углерода с атомом водорода уменьшает степень окисления на единицу, а каждая связь с атомом электроотрицательного элемента увеличивает ее на единицу. Образование углерод-углеродных связей не сказывается на степени окисления:

В этом ряду степень окисления возрастает слева направо. Окисление — это потеря электронов или замена связей на Восстановление — это, наоборот, приобретение электронов или замена связей с атомами электроотрицательных элементов на связи

Пример окисления:

В результате реакции степень окисления атома углерода увеличилась. Вместо связей образовались связи

Другой пример окисления:

Карбонильный атом углерода увеличил свою степень окисления от до Связь в молекуле альдегида при окислении оказалась заменена связью Атом углерода метильной группы в ходе этой реакции не изменил степени окисления.

Пример восстановления:

В этой реакции кислота восстанавливается до спирта. Связи заменяются на связи а степень окисления уменьшается от до -1.

Другой пример восстановления:

В результате этой реакции атомы углерода оказываются связанными с большим числом атомов водорода. Следовательно, происходит восстановление. Обратите внимание, что эта реакция является одновременно и реакцией присоединения.

8. Кислотно-основные взаимодействия. Три определения кислот и оснований были даны в табл. 12-1. Наиболее употребительным в органической химии является определение, данное Бренстедом. Эта концепция подробно обсуждалась в главах 12 и 13 применительно к кислотам и аминам. Итак:

Кислоты — это соединения, являющиеся донорами протонов (Н+).

Основания — это соединения, являющиеся акцепторами протонов

(Бренстед) или донорами пары электронов (Льюис).

Например: