18. Reakce v organické chemii 1) homolýza, heterolýza 2) substituce, adice, eliminace, přesmyk 3) popis mechanismů hlavních typů reakcí (SR, AE, AR) 4) příklady
________________________________________________________________________________
1) Homolýza, heterolýza KLASIFIKACE REAKCÍ PODLE TYPU ŠTĚPENÍ VAZBY (reagujících částic) Každá vazba je realizována 2 elektrony. Homolýza:
• • •
Po reakci vzniknou dva radikály1 (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 elektronegativitu2 (jsou “rovnocenní partneři“).
1 2
vysoce reaktivní částice, která má volný jeden nebo více elektronových párů elektronegativita – míra schopnosti přitahovat elektrony
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 CH4+Cl2
2 produkty CH3Cl+HCl
Adice „přidávání“ 2 reaktanty
1 produkt
Eliminace „vypuzení“ 1 reaktant
2 produkty
1 reaktant
1 produkt
Přesmyk Změna struktury
3) Popis mechanismů hlavních typů reakcí (SR, AE, AR)
• • •
SR – Radikálová substituce AE – Elektrofilní adice AR – Radikálová adice
RADIKÁLOVÁ SUBSTITUCE Je typická pro alkany (nasycené uhlovodíky) halogenace alkanů – reakce s libovolným halogenem (CH4,Cl2) (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)
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• + CH4 → CH3• + HCl CH3• + Cl2 → CH3Cl + 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• → Cl2 CH3• + CH3• → C2H6 CH3• + Cl• → CH3Cl
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.
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; H2O). 4 elektrony na jednom místě dokonce 6 elektronů na jednom místě To vzbudí „zájem“ každého elektrofila. 1)
Vodík se stane elektrofilem. Chce se vázat nemá žádný).
k tomu potřebuje 2 elektrony (protože sám
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.
RADIKÁLOVÁ ADICE Vzniká homolytickým štěpením (např. hydrogenace – adice vodíku, oxygenace – adice kyslíku). Nejčastěji: H2, Cl2
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
