Орлуулах урвал: тодорхойлолт, тэгшитгэл жишээ

Олон орлуулах урвал хэрэгсэл хэрэглэх бүхий төрөл бүрийн нэгдлүүд бэлтгэх арга замыг нээж байна. Химийн шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн асар их үүрэг electrophilic болон nucleophilic орлуулалтыг өгсөн байна. органик синтез, эдгээр үйл явцыг тэмдэглэх ёстой хэд хэдэн боломжуудтай байдаг.

химийн үзэгдлийн нэгэн төрөл юм. орлуулах урвал

Химийн өөрчлөлт асуудлыг өөрчлөх, өөр өөр онцлог нь хэд хэдэн холбоотой. янз бүрийн үр дагавар, дулааны нөлөө байж болно; Зарим үйл явц, дуусгах гэж байгаа бусад ирдэг химийн тэнцвэрийн. агентуудын өөрчлөх энэ нь ихэвчлэн нэмэгдүүлэх болон исэлдэлтийн зэрэг буурч дагалдаж байна. эцсийн үр дүнд химийн үзэгдлийн ангилал бүтээгдэхүүн урвалж хоорондын тоон болон чанарын ялгаа анхаарал хандуулах. A-В-C A + C + Б. химийн үзэгдлийг бүхэлд нь ангийн хялбаршуулсан бичлэг эхлэх материал дунд гэж нэрлэгддэг "халдагч юм гэсэн санааг өгч: Эдгээр онцлогууд нь схемийн дагуу явагдаж, химийн урвал, орлуулалтын зэрэг ялгаатай 7 төрлийн байж болно "урвалж атом нь ширхэгийн орлуулагч, ион функциональ бүлэг. орлуулах урвал ханасан ба шинж чанар юм үнэрт нүүрсустөрөгч.

A-В-C + E C + A-В-E: орлуулах урвал хоёр солилцох хэлбэрээр тохиолдож болно. Нэг дэд зүйл - зэсийн сульфат нь уусмалаас шилжилт, жишээ нь, зэс, төмрийн: CuSO ₄ + Fe = FeSO ₄ + Cu. "Довтолгооны" хэсгүүд нь атом, ион буюу функциональ бүлгүүд болдог тул

Homolytic орлуулах (үндсэн, SR)

радикал тасдах covalent электрон хос механизм өөр өөр элемент нь түгээмэл байдаг бол харьцангуй молекул "хэлтэрхий" хоёрын хооронд тараана. Чөлөөт радикалууд үүсэх. Энэ нь тогтворгүй ширхэгийн тогтворжуулах дараагийн урвалын үр дүнд үүсдэг. Жишээ нь, метан нь этан бэлтгэхэд орлуулах урвалын оролцож чөлөөт радикалыг үүсгэх: CH ₄ CH ₃ • + • H; CH ₃ • + • CH ₃ C2H5 →; H • + • H → Н2. орлуулалтын үйл ажиллагааны механизм Homolytic бондын эрэгч alkanes шинж юм урвалын гинжин тэмдэгт юм. метан H атом дараалан хлор орлуулж болно. бром, иод нь Үүнтэй адил урвалд ч шууд устөрөгчийн alkanes солих боломжгүй юм, фторын тэдэнтэй бас хүчтэй урвалд ордог.

Heterolytic бонд эрэгч арга

ионы урсгал орлуулах урвалын механизм, электрон жигд бус хэсгүүдийн дунд тархсан үед шинээр үүссэн. электроны заавал хос бүх замыг "хэлтэрхий" -ийн нэг, ихэнх тохиолдолд, харилцаа холбоо түнш, тал туйлын молекул сөрөг нягтрал нөхөн байсан үргэлжилнэ. орлуулалтын гэхэд урвал метилийн спирт CH ₃ OH үүсэх урвалыг орно. brommetane CH3Br ялгаа молекул heterolytic тэмдэгт юм нь цэнэгтэй хэсгүүд тогтвортой байна. Метил эерэг цэнэг болон bromo олж - сөрөг: CH ₃ Br → CH ₃ ^{+ +} Br ^-; NaOH → Na ^{+ +} OH ^-; CH ₃ ^{+ +} OH ^- → CH ₃ OH; Na ^{+ +} Br ^- ↔ NaBr.

Electrophiles болон nucleophiles

электрон дутагдаж, тэдгээрийг хүлээн авч чадна хэсгүүд, "electrophiles." гэж нэрлэдэг байна Эдгээр haloalkanes нь галоген нь баталгаат нүүрстөрөгчийн атом юм. Nucleophiles тэд covalent бонд бий болгох электроны хос нь "хохирогч" биш, өндөр электрон нягтралтай байдаг. орлуулах урвал баян сөрөг төлбөр nucleophiles electrophiles, электроны алдагдалтай дайрч байна. бүлэг орхиж - Энэ үзэгдэл нь атом болон бусад хэсгүүдийн хөдөлгөөн холбоотой байна. орлуулах урвал өөр олон янзын - electrophile нуклеофил довтлох болно. хоёр үйл явцын хооронд нь ялгахад Заримдаа хүнд хэцүү, нэг нь солих буюу бусад төрлийн нэрлэх нь молекул яг ямар төрлийн зааж өгөх хэцүү, учир нь - субстратын, мөн - урвалж. Ер нь ийм тохиолдолд дараахь хүчин зүйлсийг харгалзан үзэх болно:

• орхиж бүлэг мөн чанар;
• нуклеофил нь урвалд орох;
• уусгагчийн мөн чанар;
• бүтцийн алкил хэсэг.

Nucleophilic орлуулах (SN)

Органик молекул нь харилцан үйлчлэлийн явцад туйлшралыг нэмэгдэж байна. хэсэгчилсэн эерэг, сөрөг цэнэгийн тэгшитгэлийн онд Грек цагаан толгойн үсэг заасан байна. Туйлшралын харилцаа холбоо нь тасралтын шинж чанар, молекул "хэлтэрхий" -ийн ирээдүйн зан харуулж өгдөг. Жишээ нь, iodomethane дахь нүүрстөрөгчийн атом, хэсэгчилсэн эерэг цэнэгтэй байдаг энэ нь electrophilic төв юм. Энэ нь ус, хүчилтөрөгч электроны нь илүүдэл байдаг нь туйлын татаж байна. нь нуклеофил нь electrophile нь урвалын онд метанол үүсдэг: CH ₃ Би H ₂ O → CH ₃ OH + ЭМД-+. nucleophilic орлуулах урвал үнэгүй электрон хос, химийн бондын бий болгох ажиллагаанд оролцохгүй байх вэ бүхий сөрөг цэнэгтэй ион буюу молекулын оролцоотойгоор явагдана. улмаас nucleophilic халдлага, иод хөдөлгөөн түүний нээлттэй байдал нь SN _{2 урвалаас} iodomethane идэвхтэй оролцоо.

Electrophilic орлуулах (SE)

Органик молекул одоогийн nucleophilic төв, электрон нягтрал нь илүү тодорхойлогддог байж болох юм. Энэ нь сөрөг хураамж electrophilic урвалж дутагдалтай урвалд ордог. Ийм хэсгүүд электрон нягтрал багасгасан зарим хэсгийг нь үнэ төлбөргүй тойрог замын молекул бүхий атом юм. натрийн formate нүүрстөрөгчийн цэнэг бүхий "-", усны Туйл эерэг хэсэг нь урвалд байна - устөрөгчийн: CH ₃ Na + H ₂ → CH ₄ + NaOH O. Энэ урвалын бүтээгдэхүүн, electrophilic орлуулах - метан. heterolytic урвал харилцан үед oppositely, органик молекулуудын төв цэнэглэгдсэн тэдэнд органик бус бодис химийн ионы хамт хавсаргасан өгдөг юм. Энэ нь органик нэгдлүүд хувиргах нь ховор байдаг нь эдгээр катионы болон анионыг үүсэх хамт байна гэсэн анзаарахгүй байх ёстой.

Unimolecular болон bimolecular урвал

nucleophilic орлуулах monomolecular (SN1) юм. Дээд бутил хлорид - энэ механизмаар, чухал бүтээгдэхүүний органик синтезийн гидролизод урсдаг. Эхний үе шат нь удаан байна энэ нь carbonium катионы руу дэвшилтэт диссоциацийн ба хлорид анион холбоотой байдаг. Хоёр дахь шат нь илүү хурдан хариу үйлдэл carbonium ионыг, ус гардаг юм. урвалын тэгшитгэл алкан нь галоген нь орлуулалтын гидрокси, анхдагч архи авахын тулд: (CH _{3) 3} C-Cl → (CH _{3) 3} C ^{+ +} Cl ^-; (CH _{3) 3} C ^{+ +} H ₂ O → (CH _{3) 3} C-OH ⁺ H +. улмаас галоген нүүрстөрөгчийн нэгэн зэрэг устгах онцлогтой анхан болон дунд шатны алкил галогенид нь нэг алхам гидролиз ба хос C-OH үүсэх нь. Энэ nucleophilic bimolecular орлуулах механизм (SN2).

орлуулалтын Heterolytic механизм

орлуулах механизм электрон шилжүүлэг, дунд цогцолборууд бий болгох явдал юм. урвал, илүү хурдан үргэлжлүүлнэ хялбар энэ нь түүний хувьд ердийн завсрын юм. Ихэнх тохиолдолд процесс нь нэгэн зэрэг хэд хэдэн чиглэлд явж байна. давуу тал нь түүний үүсэх эрчим хүчний хамгийн бага зардал шаардах, ямар хэсгүүд ашиглаж байгаа арга замыг авдаг. Жишээ нь, хоёр бондын оролцох нь Алил катионы магадлалыг нэмэгдүүлдэг CH 2 = CH-CH ₂ ^+, _CH3 ⁺ ион өсчээ. Учир нь бүх молекул тархан, олон бонд эерэг эрхэлсэн delocalization нөлөөлдөг электрон нягтрал оршино.

бензол орлуулах урвал

бүлэг органик нэгдлүүд,-ын electrophilic орлох тодорхойлогдоно - талбар. Бензолын цагираг - electrophilic халдлага нь тохиромжтой объект. үйл явц, улмаар electrophile электрон үүл зэргэлдээ бензолын цагираг бүрдүүлэх, хоёр дахь туйлшралын урвалж холбоог эхэлдэг. үр дүн нь нарийн төвөгтэй шилжилтийн юм. нүүрстөрөгчийн атомуудын нэг нь үнэ цэнэтэй холбооны electrophilic хэсгүүд хараахан болоогүй, тэр бүх сөрөг эрхэлсэн "үнэрт зургаан" электронууд татагдаж байна. үйл явц electrophile, нэг бөгж нүүрстөрөгчийн атомын Гурав дахь шатанд электроны ерөнхий хос (covalent бонд) холбодог. Гэвч энэ тохиолдолд, тогтвортой тогтвортой эрчим хүчний байдлыг хангах хувьд ашиггүй юм "үнэрт зургаан" устгах юм. нь гэж нэрлэж болно үзэгдэл байдаг "гэж протоны хувилбар." Энэ нь тогтвортой харилцаа холбооны систем, ердийн arenes ^{сэргэж,} H ⁺ унтраах хуваагддаг байна. Side бодис нь бензолын цагираг, хоёр дахь урвалж нь анионы устөрөгчийн катионы бүрдэнэ.

органик химийн орлуулах урвалын жишээ

alkanes, ялангуяа жирийн орлуулах урвал нь. electrophilic болон nucleophilic урвал жишээ cycloalkanes болон arenes хүргэж болно. органик бодисын молекул төстэй урвал нь голдуу хэвийн нөхцөлд байгаа боловч - мөн катализаторын оролцоотойгоор халааж. нийтлэг, сайн судлагдсан аргаар electrophilic үнэрт орлуулалтыг орно. Энэ төрлийн хамгийн чухал урвал:

1. бензинээр Nitration азотын хүчлээр C ₆ H ₆ → C ₆ H ₅ -no _2: - H ₂ SO ₄ өмнө схемийг _{дараах.}
2. бензол, ялангуяа хлоржуулах, тэгшитгэлээр нь катализаторын halogenation: C ₆ H ₆ + Cl ₂ → C ₆ H ₅ Cl + HCl.
3. хүхрийн хүчил "fuming" нь бензолын орлогын үнэрт сульфонат, benzenesulfonic хүчил үүсдэг.
4. Alkylation - бензолын цагираг нь устөрөгчийн атомын солих алкил байна.
5. Acylation - кетон бие үүсэх.
6. Formylation - бүлэг чо ба альдегид үүсэх нь устөрөгч солих.

орлуулалтын гэхэд урвал alkanes болон cycloalkanes, үүгээр галоген боломжтой C-H бонд довтлох нь урвал орно. Derivatization нэг, хоёр, ханасан нүүрсустөрөгчийн болон циклопарафин нь устөрөгчийн атом бүх солих холбоотой байж болох юм. бага молекул жинтэй galogenoalkanov олон өөр өөр ангилалд хамаарах илүү нарийн төвөгтэй бодис үйлдвэрлэхэд ашиглаж байна. орлуулах урвалын механизмыг судлахад хүрсэн амжилт, alkanes, cyclo-үе шат болон галогент нүүрсустөрөгчид үндсэн дээр нэгтгэл хөгжилд хүчтэй түлхэц өгсөн юм.