18. Reakce v organické chemii

Transkript

1 1) homolýza, heterolýza 2) substituce, adice, eliminace, přesmyk 3) popis mechanismů hlavních typů reakcí (S R, A E, A R ) 4) příklady 18. Reakce v organické chemii 1) Homolýza, heterolýza KLASIFIKACE REAKCÍ PODLE TYPU ŠTĚPENÍ VAZBY (reagujících částic) Každá vazba je realizována 2 elektrony. Homolýza: Po reakci vzniknou dva radikály 1 (agresivní látky). Oba chlóry budou mít jeden volný elektronový pár. Podle skupiny, ve které prvek leží v period. tabulce prvků, můžeme určit, kolik má elektronů - chlór jich má 7. K symetrickému rozštěpení vazby dochází vždy, když mají prvky stejnou nebo podobnou elektronegativitu 2 (jsou rovnocenní partneři ). 1 vysoce reaktivní částice, která má volný jeden nebo více elektronových párů 2 elektronegativita míra schopnosti přitahovat elektrony

2 Heterolýza: Probíhá v případech, kdy je elektronegativita rozdílná. Vodík má menší elektronegativitu, než kyslík kyslík ukradne vodíku elektron 2) Substituce, adice, eliminace, přesmyk KLASIFIKACE REAKCÍ PODLE POČTU REAGUJÍCÍCH ČÁSTIC Substituce nahrazování Výměna částí mezi dvěma látkami 2 reaktanty 2 produkty CH 4 +Cl 2 CH 3 Cl+HCl Adice přidávání 2 reaktanty 1 produkt

3 Eliminace vypuzení 1 reaktant 2 produkty Přesmyk Změna struktury 1 reaktant 1 produkt 3) Popis mechanismů hlavních typů reakcí (S R, A E, A R ) S R Radikálová substituce A E Elektrofilní adice A R Radikálová adice

4 RADIKÁLOVÁ SUBSTITUCE Je typická pro alkany (nasycené uhlovodíky) halogenace alkanů reakce s libovolným halogenem (CH 4,Cl 2 ) (Mechanismus radikálové reakce probíhá ve třech fázích, přičemž v soustavě probíhá najednou mnoho dílčích reakcí a celkový výsledek závisí na reakčních podmínkách.) 1) INICIACE (vznik radikálů) *iniciátorem je světlo většinou o krátkých vlnových délkách* reakční směs: 2) PROPAGACE (rozšiřování)

5 Vysoce reaktivní radikály napadají molekuly methanu CH4 a mohou způsobit homolýzu vazeb C H. Vzniká molekula HCl a methylový radikál CH3. Tento radikál dále reaguje s molekulami chlóru Cl2 za uvolnění methylchloridu a chlorového radikálu. Cl + CH 4 CH 3 + HCl CH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl 3) TERMINACE (zánik radiánů) Přítomné radikály mohou za určitých okolností spolu zreagovat a ukončit tak reakci. Vzniklý methylchlorid podléhá v reakční směsi další chloraci, výsledkem je potom směs všech čtyř chlorderivátů (chlormethan, dichlormethan, trichlormethan chloroform, terachlormethan chlorid uhličitý). Cl + Cl Cl 2 CH 3 + CH 3 C 2 H 6 CH 3 + Cl CH 3 Cl Radikály se potkávají, spojují a zanikají. Vznikají produkty, které jsou ve sloučenině méně zastoupené. Neovlivníme potkávání jednotlivých radikálů. Vzniká směs všech možných derivátů. Tyto reakce nemají příliš velké průmyslové využití/uplatnění.

6 Libovolná reakce nasyceného uhlovodíku a halogenu vždy probíhá radikálně radikálová reakce radikálová substituce ELEKTROFILNÍ ADICE Jedná se o působení elektrofilního činidla na elektrony násobné vazby. Elektrofilní adice vzniká heterolytickým štěpením (heterolýzou). Je typická pro nenasycené uhlovodíky. Nejčastější látky, které reagují v elektrofilní adici, jsou halogenvodíky a voda (HX; H 2 O). 4 elektrony na jednom místě dokonce 6 elektronů na jednom místě To vzbudí zájem každého elektrofila. 1) Vodík se stane elektrofilem. Chce se vázat k tomu potřebuje 2 elektrony (protože sám nemá žádný).

7 2) Podrobně rozepsané: Vodík rozbije násobnou vazbu a vezme si 2 elektrony a naváže se na jeden z uhlíků. Druhý uhlík se stane elektrofilem (kationtem), protože mu chybí jeden elektron. Díky tomu se může vázat s chlorem (aniontem) z první reakce. 3) Nakonec vypadá vazba takto: Další příklady elektrofilní adice: Markonikovo pravidlo: Při elektrofilní adici se elektrofil připojí na ten atom uhlíku, který již obsahuje více vodíků.

8 RADIKÁLOVÁ ADICE Vzniká homolytickým štěpením (např. hydrogenace adice vodíku, oxygenace adice kyslíku). Nejčastěji: H 2, Cl 2

9 4) Příklady Zapsat reakce, pojmenovat produkty + zapsat o jaký typ reakce se jedná 1) bromovodík + but-1-yn 2) butan + brom 3) hex-2-en + voda 4) ethyn + vodík 5) 2-brombut-1-en + brom 6) ethyn + voda