Reacciones de adición. Propiedades químicas características de los hidrocarburos. Mecanismos de reacción ¿Qué reacciones se caracterizan por una reacción de adición?

) enlaces de otro compuesto químico. La adhesión puede llevarse a cabo como una conexión. carbono-carbono, y por comunicación heteroátomo de carbono. Las reacciones de adición se indican con letras inglesas "Anuncio".

Vista general de las reacciones de adición por enlace carbono-carbono:

Vista general de las reacciones de adición por enlace carbono-oxígeno:

Por lo general, el reactivo al que se le agrega se llama sustrato, y el otro ( "X-Y") - reactivo de ataque.

Un ejemplo de reacción de adición es la bromación del etileno:

Las reacciones de adición a menudo son reversibles y se emparejan con las reacciones de eliminación, por lo que debe tenerse en cuenta que el mecanismo para tal reacción de adición-eliminación "emparejada" es común.

Dependiendo de la naturaleza de la partícula atacante y del mecanismo de reacción, se hace una distinción entre adición nucleófila, electrófila, radical o sincrónica.

Reacciones de adición nucleófila

En las reacciones de adición nucleófila, la partícula atacante es el nucleófilo, es decir, una partícula cargada negativamente o una partícula con un par de electrones libres.

Vista general de las reacciones de adición nucleófila:

Las reacciones de adición nucleófila se denotan "AdN".

Reacciones de adición nucleófila en un enlace C=C Bastante raro, más extendida y de importancia práctica es la conexión por comunicación C=O :

Entre las reacciones de adición nucleófila, la más común es el mecanismo bimolecular de dos etapas anterior. Anuncio nº 2: Al principio, el nucleófilo se suma lentamente a un enlace múltiple para formar un carbanión, que en el segundo paso es rápidamente atacado por una especie electrófila.

Reacciones de adición electrofílica

En las reacciones de adición electrófila, la partícula atacante es electrófilo, es decir, una partícula cargada positivamente, más a menudo un protón H+, o una partícula deficiente en electrones.

Vista general de las reacciones de adición electrofílica:

Las reacciones de adición electrófila se denotan "Anuncio e".

Las reacciones de adición electrofílica están muy extendidas entre las reacciones de hidrocarburos insaturados: alquenos, alquinos y dienos.

Un ejemplo de tales reacciones es la hidratación de alquenos:

Enlace electrofílico heteroátomo de carbono también es bastante común, y la mayoría de las veces tal conexión es C=O:

Entre las reacciones de adición electrofílica, la más común es el mecanismo bimolecular de dos etapas anterior. Anuncio E 2: Al principio, el electrófilo se suma lentamente a un enlace múltiple para formar un carbocatión, que sufre un ataque nucleofílico en el segundo paso.

Reacciones de adición de radicales

En las reacciones de adición de radicales, los radicales libres son las especies atacantes.

Las reacciones de adición de radicales se denotan "Anuncio R".

Las reacciones de adición de radicales generalmente ocurren en lugar de las reacciones de adición electrofílica en presencia de una fuente de radicales libres:

Reacciones de adición sincrónica

En algunos casos, la adición por enlace múltiple ocurre con el ataque simultáneo de ambos átomos, lo que no permite determinar la prioridad del ataque. Tal mecanismo se llama conexión síncrona. Las reacciones de adición síncrona conducen a la formación de productos cíclicos, por lo que a menudo se denominan cicloadición.

notas

Reacciones químicas en química Orgánica
Reacciones de sustitución	Reacciones de sustitución nucleófila Reacciones de sustitución electrófila Reacciones de sustitución por radicales
Reacciones de adición	Reacciones de adición nucleófila Reacciones de adición electrófila Reacciones de adición de radicales Reacciones de adición simultánea
Reacciones de eliminación	Reacciones de eliminación heterolítica Reacciones de eliminación pericíclicas Reacciones de eliminación de radicales
reacciones de reordenamiento	Reordenamientos nucleofílicos Reordenamientos electrofílicos Reordenamientos radicales
Reacciones de oxidación y reducción.	Reacciones de oxidación Reacciones de reducción
Otro	Reacciones nominales en química orgánica

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Vea qué son las "reacciones de adición" en otros diccionarios:

polímero de reacción de adición- — ES polímero de adición Polímero formado por la adición en cadena de moléculas monoméricas insaturadas, como olefinas, entre sí sin la formación de un subproducto, como agua;… … Manual del traductor técnico

- (Reacción electrofílica de adición en inglés) reacciones de adición, en las que el ataque en la etapa inicial lo lleva a cabo una partícula electrófila, cargada positivamente o con déficit de electrones. En la etapa final, el resultante ... ... Wikipedia

- (Reacción nucleofílica de adición inglesa) reacciones de adición en las que el ataque en la etapa inicial lo lleva a cabo una partícula nucleófila, cargada negativamente o que tiene un par de electrones libres. En la etapa final, el resultante ... ... Wikipedia

- (ing. reacción radical de adición) reacciones de adición en las que el ataque lo llevan a cabo los radicales libres de una partícula que contiene uno o más electrones desapareados. Al mismo tiempo, los radicales pueden atacar tanto a otros radicales como a ... ... Wikipedia

Reacciones de adición en las que ambos átomos de un enlace múltiple son atacados simultáneamente. Otro nombre para reacciones de este tipo es reacciones de cicloadición, ya que los productos finales de tales reacciones son sustratos cíclicos. Hay dos ... ... Wikipedia

- (reacción de sustitución nucleófila en inglés) reacciones de sustitución en las que el ataque lo lleva a cabo un reactivo nucleófilo que lleva un par de electrones no compartido. El grupo saliente en las reacciones de sustitución nucleófila se denomina nucleófugo. Todo... Wikipedia

hidrocarburos

Conferencia No. 13

El enol formado durante la hidratación del alquino no se puede aislar, ya que el equilibrio tautomérico siempre se desplaza fuertemente hacia la forma ceto.

El reordenamiento del enol en la forma ceto procede debido a la alta polaridad. Conexiones O-N, lo que conduce a una fácil eliminación del protón del grupo hidroxilo.

Luego, el protón puede volver a unirse al oxígeno del anión enolato o al carbono. Si se une a un átomo de carbono, se forma un compuesto menos ácido en el que el protón no muestra una tendencia pronunciada a disociarse. Así, la forma ceto se acumula en la mezcla de reacción.

Solo hay un caso en el que se forma un aldehído en la reacción de Kucherov: la hidratación del acetileno en sí. Todas las demás reacciones producen cetonas.

La hidratación del propino da como resultado acetona en lugar de propionaldehído.

Reacciones de adición nucleófila. Los alquinos son capaces de agregar reactivos nucleófilos en presencia de un catalizador. Como resultado, se forman derivados vinílicos de diferentes clases. Estas reacciones se denominan reacciones de vinilación.

Algunas reacciones de adición nucleófila a alquinos se muestran arriba. A menudo se utilizan para preparar compuestos que sirven como monómeros en la síntesis de HMC. Por ejemplo, la reacción del acetileno con norte-butanol conduce a butilvinil éter, cuya polimerización da viniline (bálsamo de Shostakovsky) es una droga valiosa.

Oxidación. Como todos los compuestos orgánicos que contienen múltiples enlaces carbono-carbono, los alquinos se oxidan fácilmente con una variedad de agentes oxidantes, como el permanganato de potasio o el dicromato de potasio. La reacción procede con una ruptura completa del triple enlace y la formación de ácidos carboxílicos (alquinos con un triple enlace terminal forman ácido carboxílico y dióxido de carbono).

Estas reacciones se pueden utilizar para determinar la estructura de los alquinos.

Algunos agentes oxidantes, como el dióxido de selenio, permiten la oxidación selectiva de los alquinos, durante la cual solo se escinden los enlaces p. En este caso, los alquinos disustituidos se convierten en a-dicetonas y los monosustituidos en a-cetoácidos.

Polimerización de alquinos. En la serie de los alquinos, las más interesantes son las reacciones de di-, trimerización, así como la ciclotri- y ciclotetramerización.

Los di- y trímeros lineales de acetileno, que son de gran importancia industrial, se pueden obtener en presencia de sales de cobre monovalentes.

El vinilacetileno es el compuesto de partida para la síntesis de cloropreno (2-clorobutadieno-1,3), cuya polimerización produce caucho de cloropreno.

La ciclotrimerización del acetileno, que conduce al benceno, fue descubierta en 1866 por M. Berthelot y modificada por N.D. Zelinsky y B.A. Kazansky (1922).

La ciclotetramerización fue descubierta por W. Reppe (1949).

Propiedades químicas características de los hidrocarburos: alcanos, alquenos, dienos, alquinos, hidrocarburos aromáticos

alcanos

Los alcanos son hidrocarburos en cuyas moléculas los átomos están unidos por enlaces simples y que corresponden a formula general$C_(n)H_(2n+2)$.

Serie homóloga de metano

Como tu ya sabes, homólogos son sustancias que son similares en estructura y propiedades y difieren en uno o más grupos $CH_2$.

Los hidrocarburos límite forman la serie homóloga del metano.

Isomería y nomenclatura

Los alcanos se caracterizan por la llamada isomería estructural. Los isómeros estructurales difieren entre sí en la estructura del esqueleto de carbono. Como ya sabes, el alcano más simple, que se caracteriza por sus isómeros estructurales, es el butano:

Consideremos con más detalle para los alcanos los conceptos básicos de la nomenclatura de la IUPAC:

1. Elección del circuito principal.

La formación del nombre de un hidrocarburo comienza con la definición de la cadena principal: la cadena más larga de átomos de carbono en la molécula, que es, por así decirlo, su base.

2.

A los átomos de la cadena principal se les asignan números. La numeración de los átomos de la cadena principal comienza desde el extremo más cercano al sustituyente (estructuras A, B). Si los sustituyentes están a la misma distancia del final de la cadena, entonces la numeración comienza desde el final en el que hay más (estructura B). Si diferentes sustituyentes están a la misma distancia de los extremos de la cadena, entonces la numeración comienza desde el extremo al que está más cerca el anterior (estructura D). La antigüedad de los sustituyentes de hidrocarburos está determinada por el orden en que sigue la letra con la que comienza su nombre en el alfabeto: metilo (—$CH_3$), luego propilo ($—CH_2—CH_2—CH_3$), etilo ($—CH_2 —CH_3$ ), etc.

Tenga en cuenta que el nombre del sustituto se forma reemplazando el sufijo -un sufijo -limo en el nombre del alcano correspondiente.

3. Formación de nombres.

Los números se indican al comienzo del nombre: los números de átomos de carbono en los que se encuentran los sustituyentes. Si hay varios sustituyentes en un átomo dado, entonces el número correspondiente en el nombre se repite dos veces, separados por comas ($2.2-$). Después del número, un guión indica el número de sustituyentes ( di- dos, tres- tres, tetra- cuatro, pentágono- cinco) y el nombre del diputado ( metilo, etilo, propilo). Luego, sin espacios ni guiones, el nombre de la cadena principal. La cadena principal se denomina hidrocarburo, un miembro de la serie homóloga del metano ( metano, etano, propano, etc.).

Los nombres de las sustancias cuyas fórmulas estructurales se dan arriba son los siguientes:

- estructura A: $2$ -metilpropano;

- Estructura B: $3$ -etilhexano;

- Estructura B: $2,2,4$ -trimetilpentano;

- estructura Ã: $2$ -metilo$4$-etilhexano.

Propiedades físicas y químicas de los alcanos.

propiedades físicas. Los primeros cuatro representantes de la serie homóloga de metano son gases. El más simple de ellos es el metano, un gas incoloro, insípido e inodoro (el olor del gas, que al oler debe llamarse $104$, está determinado por el olor de los mercaptanos, compuestos que contienen azufre añadidos especialmente al metano que se usa en el hogar y aparatos de gas industrial para que las personas que estén cerca puedan oler la fuga).

Los hidrocarburos de composición de $С_5Н_(12)$ a $С_(15)Н_(32)$ son líquidos; los hidrocarburos más pesados ​​son sólidos.

Los puntos de ebullición y fusión de los alcanos aumentan gradualmente al aumentar la longitud de la cadena de carbono. Todos los hidrocarburos son poco solubles en agua; los hidrocarburos líquidos son solventes orgánicos comunes.

Propiedades químicas.

1. reacciones de sustitución. Las más características de los alcanos son las reacciones de sustitución por radicales libres, durante las cuales un átomo de hidrógeno es reemplazado por un átomo de halógeno o algún grupo.

Presentemos las ecuaciones de las reacciones más típicas.

Halogenación:

$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$.

En el caso de un exceso de halógeno, la cloración puede ir más allá, hasta la sustitución completa de todos los átomos de hidrógeno por cloro:

$CH_3Cl+Cl_2→HCl+(CH_2Cl_2)↙(\text"diclorometano(cloruro de metileno)")$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→HCl+(CHСl_3)↙(\text"triclorometano(cloroformo)")$,

$CHCl_3+Cl_2→HCl+(CCl_4)↙(\text"tetraclorometano(tetracloruro de carbono)")$.

Las sustancias resultantes se utilizan ampliamente como disolventes y materiales de partida en la síntesis orgánica.

2. Deshidrogenación (eliminación de hidrógeno). Durante el paso de alcanos sobre el catalizador ($Pt, Ni, Al_2O_3, Cr_2O_3$) a alta temperatura ($400-600°C$), se separa una molécula de hidrógeno y se forma un alqueno:

$CH_3—CH_3→CH_2=CH_2+H_2$

3. Reacciones acompañadas de destrucción de la cadena carbonada. Todos los hidrocarburos saturados están ardiendo con la formación de dióxido de carbono y agua. Los hidrocarburos gaseosos mezclados con aire en determinadas proporciones pueden explotar. La combustión de hidrocarburos saturados es una reacción exotérmica de radicales libres, que es de gran importancia cuando se utilizan alcanos como combustible:

$CH_4+2O_2→CO_2+2H_2O+880 kJ.$

En general, la reacción de combustión de los alcanos se puede escribir de la siguiente manera:

$C_(n)H_(2n+2)+((3n+1)/(2))O_2→nCO_2+(n+1)H_2O$

Desglose térmico de hidrocarburos:

$C_(n)H_(2n+2)(→)↖(400-500°C)C_(n-k)H_(2(n-k)+2)+C_(k)H_(2k)$

El proceso procede de acuerdo con el mecanismo de radicales libres. Un aumento de la temperatura conduce a una ruptura homolítica del enlace carbono-carbono y a la formación de radicales libres:

$R—CH_2CH_2:CH_2—R→R—CH_2CH_2+CH_2—R$.

Estos radicales interactúan entre sí, intercambiando un átomo de hidrógeno, con la formación de una molécula de alcano y una molécula de alqueno:

$R—CH_2CH_2+CH_2—R→R—CH=CH_2+CH_3—R$.

Las reacciones de división térmica son la base del proceso industrial: el craqueo de hidrocarburos. Este proceso es la etapa más importante de la refinación del petróleo.

Cuando el metano se calienta a una temperatura de $ 1000 ° C $, comienza la pirólisis del metano: descomposición en sustancias simples:

$CH_4(→)↖(1000°C)C+2H_2$

Cuando se calienta a una temperatura de $1500°C$, es posible la formación de acetileno:

$2CH_4(→)↖(1500°C)CH=CH+3H_2$

4. Isomerización. Cuando los hidrocarburos lineales se calientan con un catalizador de isomerización (cloruro de aluminio), se forman sustancias con un esqueleto de carbono ramificado:

5. Aromatización. Los alcanos con seis o más átomos de carbono en la cadena en presencia de un catalizador se ciclan para formar benceno y sus derivados:

¿Cuál es la razón por la que los alcanos entran en reacciones que proceden de acuerdo con el mecanismo de radicales libres? Todos los átomos de carbono en las moléculas de alcano están en el estado de hibridación $sp^3$. Las moléculas de estas sustancias se construyen utilizando enlaces covalentes no polares $C—C$ (carbono-carbono) y enlaces débilmente polares $C—H$ (carbono-hidrógeno). No contienen áreas con alta y baja densidad de electrones, enlaces fácilmente polarizables, es decir, tales enlaces, la densidad de electrones en la que se puede cambiar bajo la influencia de factores externos (campos electrostáticos de iones). Por lo tanto, los alcanos no reaccionarán con partículas cargadas, porque Los enlaces en las moléculas de alcano no se rompen por un mecanismo heterolítico.

alquenos

Los hidrocarburos insaturados incluyen hidrocarburos que contienen enlaces múltiples entre átomos de carbono en moléculas. Ilimitado son alquenos, alcadienos (polienos), alquinos. Los hidrocarburos cíclicos que contienen un doble enlace en el ciclo (cicloalquenos), así como los cicloalcanos con un pequeño número de átomos de carbono en el ciclo (tres o cuatro átomos) también tienen un carácter insaturado. La propiedad de insaturación está asociada con la capacidad de estas sustancias para entrar en reacciones de adición, principalmente hidrógeno, con la formación de hidrocarburos saturados o saturados: alcanos.

Los alquenos son hidrocarburos acíclicos que contienen en la molécula, además de enlaces simples, un doble enlace entre átomos de carbono y que corresponden a la fórmula general $C_(n)H_(2n)$.

su segundo nombre olefinas- los alquenos se obtuvieron por analogía con los ácidos grasos insaturados (oleico, linoleico), cuyos restos forman parte de las grasas líquidas - aceites (del lat. oleum- aceite).

Serie homóloga de eteno

Los alquenos no ramificados forman la serie homóloga del eteno (etileno):

$C_2H_4$ es eteno, $C_3H_6$ es propeno, $C_4H_8$ es buteno, $C_5H_(10)$ es penteno, $C_6H_(12)$ es hexeno, etc.

Isomería y nomenclatura

Para los alquenos, así como para los alcanos, la isomería estructural es característica. Los isómeros estructurales difieren entre sí en la estructura del esqueleto de carbono. El alqueno más simple, que se caracteriza por sus isómeros estructurales, es el buteno:

Un tipo especial de isomería estructural es la isomería de posición de doble enlace:

$CH_3—(CH_2)↙(buteno-1)—CH=CH_2$ $CH_3—(CH=CH)↙(buteno-2)—CH_3$

Es posible la rotación casi libre de los átomos de carbono alrededor de un solo enlace carbono-carbono, por lo que las moléculas de alcano pueden adoptar una amplia variedad de formas. La rotación alrededor del doble enlace es imposible, lo que conduce a la aparición de otro tipo de isomería en los alquenos: isomería geométrica o cis-trans.

cis- Los isómeros son diferentes de trance- los isómeros por la disposición espacial de los fragmentos de la molécula (en este caso, los grupos metilo) en relación con el plano de enlace $π$ y, en consecuencia, por las propiedades.

Los alquenos son isómeros de los cicloalcanos (isomerismo entre clases), por ejemplo:

La nomenclatura de alquenos desarrollada por IUPAC es similar a la nomenclatura de alcanos.

1. Elección del circuito principal.

La formación del nombre de un hidrocarburo comienza con la definición de la cadena principal: la cadena más larga de átomos de carbono en una molécula. En el caso de los alquenos, la cadena principal debe contener un doble enlace.

2. Numeración atómica de la cadena principal.

La numeración de los átomos de la cadena principal comienza por el extremo al que se encuentra más próximo el doble enlace. Por ejemplo, el nombre de conexión correcto es:

$5$-metilhexeno-$2$, no $2$-metilhexeno-$4$, como cabría esperar.

Si es imposible determinar el comienzo de la numeración de los átomos en la cadena por la posición del doble enlace, entonces está determinado por la posición de los sustituyentes, al igual que para los hidrocarburos saturados.

3. Formación de nombres.

Los nombres de los alquenos se forman de la misma forma que los nombres de los alcanos. Al final del nombre, indique el número del átomo de carbono en el que comienza el doble enlace y el sufijo que indica que el compuesto pertenece a la clase de los alquenos: -en.

Por ejemplo:

Propiedades físicas y químicas de los alquenos.

propiedades físicas. Los primeros tres representantes de la serie homóloga de alquenos son gases; las sustancias de la composición $C_5H_(10)$ - $C_(16)H_(32)$ son líquidos; los alquenos superiores son sólidos.

Los puntos de ebullición y fusión aumentan naturalmente con el aumento del peso molecular de los compuestos.

Propiedades químicas.

Reacciones de adición. Recordar que contraste representantes de hidrocarburos insaturados - alquenos es la capacidad de entrar en reacciones de adición. La mayoría de estas reacciones proceden por el mecanismo

1. hidrogenación de alquenos. Los alquenos pueden agregar hidrógeno en presencia de catalizadores de hidrogenación, metales: platino, paladio, níquel:

$CH_3—CH_2—CH=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3—CH_2—CH_2—CH_3$.

Esta reacción procede a presión atmosférica y elevada y no requiere alta temperatura, porque es exotérmica. Con un aumento de temperatura en los mismos catalizadores, puede ocurrir la reacción inversa, la deshidrogenación.

2. Halogenación (adición de halógenos). La interacción de un alqueno con agua de bromo o una solución de bromo en un solvente orgánico ($CCl_4$) conduce a una rápida decoloración de estas soluciones como resultado de la adición de una molécula de halógeno al alqueno y la formación de alcanos de dihalógeno:

$CH_2=CH_2+Br_2→CH_2Br—CH_2Br$.

3.

$CH_3-(CH)↙(propeno)=CH_2+HBr→CH_3-(CHBr)↙(2-bromopropeno)-CH_3$

Esta reacción está sujeta a Regla de Markovnikov:

Cuando se agrega un haluro de hidrógeno a un alqueno, el hidrógeno se une a un átomo de carbono más hidrogenado, es decir, el átomo en el que hay más átomos de hidrógeno y el halógeno, al menos hidrogenado.

La hidratación de los alquenos conduce a la formación de alcoholes. Por ejemplo, la adición de agua al eteno es la base de uno de los métodos industriales para producir alcohol etílico:

$(CH_2)↙(eteno)=CH_2+H_2O(→)↖(t,H_3PO_4)CH_3-(CH_2OH)↙(etanol)$

Tenga en cuenta que un alcohol primario (con un grupo hidroxo en el carbono primario) se forma solo cuando el eteno se hidrata. Cuando se hidrata propeno u otros alquenos, se forman alcoholes secundarios.

Esta reacción también procede de acuerdo con la regla de Markovnikov: el catión de hidrógeno se une al átomo de carbono más hidrogenado y el grupo hidroxo al menos hidrogenado.

5. Polimerización. Un caso especial de adición es la reacción de polimerización de alquenos:

$nCH_2(=)↙(eteno)CH_2(→)↖(luz UV,R)(...(-CH_2-CH_2-)↙(polietileno)...)_n$

Esta reacción de adición procede por un mecanismo de radicales libres.

6. Reacción de oxidación.

Como cualquier compuesto orgánico, los alquenos se queman en oxígeno para formar $CO_2$ y $H_2O$:

$CH_2=CH_2+3O_2→2CO_2+2H_2O$.

En general:

$C_(n)H_(2n)+(3n)/(2)O_2→nCO_2+nH_2O$

A diferencia de los alcanos, que son resistentes a la oxidación en soluciones, los alquenos se oxidan fácilmente por la acción de las soluciones de permanganato de potasio. En soluciones neutras o alcalinas, los alquenos se oxidan a dioles (alcoholes dihídricos) y los grupos hidroxilo se unen a aquellos átomos entre los que existía un doble enlace antes de la oxidación:

Alcadienos (hidrocarburos diénicos)

Los alcadienos son hidrocarburos acíclicos que contienen en la molécula, además de enlaces simples, dos enlaces dobles entre átomos de carbono y que corresponden a la fórmula general $C_(n)H_(2n-2)$.

Dependiendo de la disposición mutua de los dobles enlaces, existen tres tipos de dienos:

- alcadienos con acumulado disposición de los dobles enlaces:

- alcadienos con conjugado enlaces dobles;

$CH_2=CH—CH=CH_2$;

- alcadienos con aislado enlaces dobles

$CH_2=CH—CH_2—CH=CH_2$.

Los tres tipos de alcadienos difieren significativamente entre sí en estructura y propiedades. El átomo de carbono central (un átomo que forma dos enlaces dobles) en los alcadienos con enlaces acumulados está en el estado de hibridación $sp$. Forma dos enlaces $σ$ que se encuentran en la misma línea recta y dirigidos en direcciones opuestas, y dos enlaces $π$ que se encuentran en planos perpendiculares. Los enlaces $π$ se forman debido a los orbitales p no hibridados de cada átomo de carbono. Las propiedades de los alcadienos con dobles enlaces aislados son muy específicas, porque Los enlaces $π$ conjugados se afectan significativamente entre sí.

Los orbitales p que forman enlaces $π$ conjugados forman prácticamente un solo sistema (se llama sistema $π$), porque Los orbitales p de los enlaces $π$ vecinos se superponen parcialmente.

Isomería y nomenclatura

Los alcadienos se caracterizan tanto por la isomería estructural como por la isomería cis y trans.

Isomería estructural.

— isomería del esqueleto de carbono:

— isomería de la posición de enlaces múltiples:

$(CH_2=CH—CH=CH_2)↙(butadieno-1,3)$ $(CH_2=C=CH—CH_3)↙(butadieno-1,2)$

cis-, trans- isomería (espacial y geométrica)

Por ejemplo:

Los alcadienos son compuestos isoméricos de las clases de alquinos y cicloalquenos.

Al formar el nombre del alcadieno, se indican los números de dobles enlaces. La cadena principal debe contener necesariamente dos enlaces múltiples.

Por ejemplo:

Propiedades físicas y químicas de los alcadienos.

propiedades físicas.

En condiciones normales, propandien-1,2, butadiene-1,3 son gases, 2-methylbutadiene-1,3 es un líquido volátil. Los alcadienos con dobles enlaces aislados (el más simple de ellos es el pentadieno-1,4) son líquidos. Los dienos superiores son sólidos.

Propiedades químicas.

Las propiedades químicas de los alcadienos con dobles enlaces aislados difieren poco de las de los alquenos. Los alcadienos con enlaces conjugados tienen algunas características especiales.

1. Reacciones de adición. Los alcadienos son capaces de agregar hidrógeno, halógenos y haluros de hidrógeno.

Una característica de la adición a los alcadienos con enlaces conjugados es la capacidad de unir moléculas tanto en las posiciones 1 y 2 como en las posiciones 1 y 4.

La relación de los productos depende de las condiciones y el método de llevar a cabo las reacciones correspondientes.

2.reacción de polimerización. La propiedad más importante de los dienos es la capacidad de polimerizar bajo la influencia de cationes o radicales libres. La polimerización de estos compuestos es la base de los cauchos sintéticos:

$nCH_2=(CH—CH=CH_2)↙(butadieno-1,3)→((... —CH_2—CH=CH—CH_2— ...)_n)↙(\text"caucho butadieno sintético")$ .

La polimerización de dienos conjugados procede como adición 1,4.

En este caso, el doble enlace resulta central en el enlace, y el enlace elemental, a su vez, puede tomar ambos cis-, y trance- configuración.

alquinos

Los alquinos son hidrocarburos acíclicos que contienen en la molécula, además de enlaces simples, un enlace triple entre átomos de carbono y que corresponden a la fórmula general $C_(n)H_(2n-2)$.

Serie homóloga de etino

Los alquinos no ramificados forman la serie homóloga del etino (acetileno):

$C_2H_2$ - etino, $C_3H_4$ - propino, $C_4H_6$ - butino, $C_5H_8$ - pentina, $C_6H_(10)$ - hexina, etc.

Isomería y nomenclatura

Tanto para los alquinos como para los alquenos, la isomería estructural es característica: isomería del esqueleto de carbono e isomería de la posición del enlace múltiple. El alquino más simple, que se caracteriza por los isómeros estructurales de la posición de enlace múltiple de la clase de los alquinos, es el butino:

$CH_3—(CH_2)↙(butino-1)—C≡CH$ $CH_3—(C≡C)↙(butino-2)—CH_3$

La isomería del esqueleto de carbono en alquinos es posible, a partir de pentyn:

Dado que el triple enlace asume una estructura lineal de la cadena de carbono, la geometría ( cis-, trans-) la isomería no es posible para los alquinos.

La presencia de un triple enlace en las moléculas de hidrocarburos de esta clase se refleja mediante el sufijo -en, y su posición en la cadena - el número del átomo de carbono.

Por ejemplo:

Los alquinos son compuestos isoméricos de algunas otras clases. Entonces, fórmula química$С_6Н_(10)$ tienen hexina (alquino), hexadieno (alcadieno) y ciclohexeno (cicloalqueno):

Propiedades físicas y químicas de los alquinos.

propiedades físicas. Los puntos de ebullición y fusión de los alquinos, así como de los alquenos, aumentan naturalmente con el aumento del peso molecular de los compuestos.

Los alquinos tienen un olor específico. Son más solubles en agua que los alcanos y alquenos.

Propiedades químicas.

Reacciones de adición. Los alquinos son compuestos insaturados y entran en reacciones de adición. Básicamente, estas son reacciones. adición electrofílica.

1. Halogenación (adición de una molécula de halógeno). Alkyne puede unir dos moléculas de halógeno (cloro, bromo):

$CH≡CH+Br_2→(CHBr=CHBr)↙(1,2-dibromoetano),$

$CHBr=CHBr+Br_2→(CHBr_2-CHBr_2)↙(1,1,2,2-tetrabromoetano)$

2. Hidrohalogenación (adición de halogenuros de hidrógeno). La reacción de adición de haluro de hidrógeno, que procede según el mecanismo electrofílico, también se desarrolla en dos etapas, y en ambas etapas se cumple la regla de Markovnikov:

$CH_3-C≡CH+Br→(CH_3-CBr=CH_2)↙(2-bromopropeno),$

$CH_3-CBr=CH_2+HBr→(CH_3-CHBr_2-CH_3)↙(2,2-dibromopropano)$

3. Hidratación (adición de agua). De gran importancia para la síntesis industrial de cetonas y aldehídos es la reacción de adición de agua (hidratación), que se denomina La reacción de Kucherov:

4. hidrogenación de alquinos. Los alquinos agregan hidrógeno en presencia de catalizadores metálicos ($Pt, Pd, Ni$):

$R-C≡C-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH=CH-R,$

$R-CH=CH-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH_2-CH_2-R$

Dado que el triple enlace contiene dos enlaces $π$ reactivos, los alcanos agregan hidrógeno en pasos:

1) trimerización.

Cuando se pasa etino sobre carbón activado, se forma una mezcla de productos, uno de los cuales es el benceno:

2) dimerización.

Además de la trimerización del acetileno, también es posible su dimerización. Bajo la acción de sales monovalentes de cobre, se forma vinilacetileno:

$2HC≡CH→(HC≡C-CH=CH_2)↙(\text"buteno-1-yn-3(vinilacetileno)")$

Esta sustancia se utiliza para producir cloropreno:

$HC≡C-CH=CH_2+HCl(→)↖(CaCl)H_2C=(CCl-CH)↙(cloropreno)=CH_2$

cuya polimerización produce caucho de cloropreno:

$nH_2C=CCl-CH=CH_2→(...-H_2C-CCl=CH-CH_2-...)_n$

Oxidación de alquinos.

El etino (acetileno) se quema en oxígeno con la liberación de una gran cantidad de calor:

$2C_2H_2+5O_2→4CO_2+2H_2O+2600kJ$ La acción de un quemador de oxiacetileno se basa en esta reacción, cuya llama tiene una alta temperatura(más de $3000°С$), lo que permite usarlo para cortar y soldar metales.

En el aire, el acetileno arde con una llama humeante, porque. el contenido de carbono en su molécula es mayor que en las moléculas de etano y eteno.

Los alquinos, como los alquenos, decoloran las soluciones acidificadas de permanganato de potasio; en este caso, se produce la destrucción del enlace múltiple.

Mecanismos de reacción iónicos (regla de V.V. Markovnikov) y radicales en química orgánica

Tipos de reacciones químicas en química orgánica.

Las reacciones de las sustancias orgánicas se pueden dividir formalmente en cuatro tipos principales: sustitución, adición, eliminación (eliminación) y reordenamiento (isomerización). Obviamente, toda la variedad de reacciones de los compuestos orgánicos no puede reducirse a la clasificación propuesta (por ejemplo, reacciones de combustión). Sin embargo, tal clasificación ayudará a establecer analogías con las reacciones que tienen lugar entre sustancias inorgánicas que ya le son familiares en el curso de química inorgánica.

Como regla general, el compuesto orgánico principal que participa en la reacción se denomina sustrato, y el otro componente de la reacción se considera condicionalmente como reactivo.

Reacciones de sustitución

Las reacciones que resultan en el reemplazo de un átomo o grupo de átomos en la molécula original (sustrato) con otros átomos o grupos de átomos se llaman reacciones de sustitución.

Las reacciones de sustitución involucran compuestos saturados y aromáticos como alcanos, cicloalcanos o arenos.

Demos ejemplos de tales reacciones.

Bajo la acción de la luz, los átomos de hidrógeno en una molécula de metano pueden ser reemplazados por átomos de halógeno, por ejemplo, por átomos de cloro:

$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$

Otro ejemplo de sustitución de hidrógeno por halógeno es la conversión de benceno en bromobenceno:

La ecuación para esta reacción se puede escribir de otra manera:

Con esta forma de escritura, los reactivos, el catalizador, las condiciones de reacción se escriben encima de la flecha y los productos de reacción inorgánicos se escriben debajo.

Reacciones de adición

Las reacciones, como resultado de las cuales dos o más moléculas de reactivos se combinan en una, se denominan reacciones de adición.

Los compuestos insaturados, como los alquenos o los alquinos, entran en reacciones de adición.

Según la molécula que actúe como reactivo, se distinguen la hidrogenación (o reducción), la halogenación, la hidrohalogenación, la hidratación y otras reacciones de adición. Cada uno de ellos requiere ciertas condiciones.

1. hidrogenación- la reacción de la adición de una molécula de hidrógeno a un enlace múltiple:

$CH_3(-CH=)↙(\text"propeno")CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3(-CH_2-)↙(\text"propano")-CH_3$

2.Hidrohalogenación— reacción de adición de haluro de hidrógeno (hidrocloración):

$(CH_2=)↙(\text"eteno")CH_2+HCl→CH_3(-CH_2-)↙(\text"cloroetano")-Cl$

3.Halogenación- reacción de adición de halógeno:

$(CH_2=)↙(\text"eteno")CH_2+Cl_2→(CH_2Cl-CH_2Cl)↙(\text"1.2-dicloroetano")$

4. Polimerización- un tipo especial de reacciones de adición, durante las cuales las moléculas de una sustancia con una pequeña peso molecular se combinan entre sí para formar moléculas de una sustancia con un peso molecular muy alto - macromoléculas

Las reacciones de polimerización son los procesos de combinación de muchas moléculas de una sustancia de bajo peso molecular (monómero) en moléculas grandes (macromoléculas) de un polímero.

Un ejemplo de reacción de polimerización es la producción de polietileno a partir de etileno (eteno) bajo la acción de radiación ultravioleta y un iniciador de polimerización por radicales $R:$

$(nCH_2=)↙(\text"ethene")CH_2(→)↖(\text"UV light,R")((...-CH_2-CH_2-...)_n)↙(\text" polietileno ps

El enlace covalente más característico de los compuestos orgánicos se forma cuando los orbitales atómicos se superponen y se forman pares de electrones comunes. Como resultado de esto, se forma un orbital común a dos átomos, en el que se ubica un par de electrones común. Cuando se rompe el enlace, el destino de estos electrones comunes puede ser diferente.

Tipos de partículas reactivas en química orgánica

Un orbital con un electrón desapareado que pertenece a un átomo puede superponerse con un orbital de otro átomo que también contiene un electrón desapareado. Esto resulta en la formación de un enlace covalente. mecanismo de intercambio:

$H + H→H:H,$ o $H-H$

mecanismo de intercambio La formación de un enlace covalente se realiza si se forma un par de electrones comunes a partir de electrones no apareados que pertenecen a diferentes átomos.

El proceso opuesto a la formación de un enlace covalente por el mecanismo de intercambio es la ruptura del enlace, en el que un electrón va a cada átomo. Como resultado, se forman dos partículas sin carga con electrones desapareados:

Tales partículas se llaman radicales libres.

radicales libres- átomos o grupos de átomos que tienen electrones desapareados.

Las reacciones que tienen lugar bajo la acción y con la participación de radicales libres se denominan reacciones de radicales libres.

En el curso de la química inorgánica, estas son reacciones de interacción de hidrógeno con oxígeno, halógenos, reacciones de combustión. Tenga en cuenta que las reacciones de este tipo se caracterizan por la liberación de una gran cantidad de calor a alta velocidad.

También se puede formar un enlace covalente mediante el mecanismo donante-aceptor. Uno de los orbitales de un átomo (o anión), en el que se encuentra un par de electrones no compartido, se superpone con un orbital vacío de otro átomo (o catión), que tiene un orbital vacío, y se forma un enlace covalente, por ejemplo :

$H^(+)+(:O-H^(-))↙(\text"receptor")→(H-O-H)↙(\text"donante")$

La ruptura de un enlace covalente conduce a la formación de partículas cargadas positiva y negativamente; dado que en este caso ambos electrones del par de electrones común permanecen con uno de los átomos, el segundo átomo tiene un orbital vacío:

$R:|R=R:^(-)+R^(+)$

Considere la disociación electrolítica de ácidos:

$H:|Cl=H^(+)+Cl^(-)$

Uno puede adivinar fácilmente que una partícula que tiene un par de electrones no compartido $R:^(-)$, es decir, un ion cargado negativamente, será atraída por átomos cargados positivamente o por átomos en los que hay al menos una carga positiva parcial o efectiva. Las partículas con pares de electrones no compartidos se llaman agentes nucleófilos (núcleo- el núcleo, la parte cargada positivamente del átomo), es decir, los "amigos" del núcleo, la carga positiva.

Nucleófilos ($Nu$)- aniones o moléculas que tienen un par solitario de electrones que interactúan con partes de las moléculas en las que se concentra una carga positiva efectiva.

Ejemplos de nucleófilos: $Cl^(-)$ (ion cloruro), $OH^(-)$ (anión hidróxido), $CH_3O^(-)$ (anión metóxido), $CH_3COO^(-)$ (anión acetato ).

Las partículas que tienen un orbital vacío, por el contrario, tenderán a llenarlo y, por lo tanto, serán atraídas a las regiones de las moléculas que tienen una mayor densidad de electrones, una carga negativa y un par de electrones no compartido. Son electrófilos, "amigos" de un electrón, una carga negativa o partículas con una mayor densidad de electrones.

electrófilos- cationes o moléculas que tienen un orbital electrónico vacío, tendiendo a llenarlo con electrones, ya que esto conduce a una configuración electrónica más favorable del átomo.

Ejemplos de electrófilos: $NO_2$ (grupo nitro), -$COOH$ (carboxilo), -$CN$ (grupo nitrilo), -$COH$ (grupo aldehído).

No todas las partículas con un orbital vacío son electrófilas. Así, por ejemplo, los cationes de metales alcalinos tienen la configuración de gases inertes y no tienden a adquirir electrones, ya que tienen una baja afinidad electrónica. De esto podemos concluir que, a pesar de la presencia de un orbital vacío, tales partículas no serán electrófilas.

Principales mecanismos de reacción

Hemos identificado tres tipos principales de partículas reactivas - radicales libres, electrófilos, nucleófilos - y tres tipos de mecanismos de reacción correspondientes a ellos:

- radicales libres;

- electrofílico;

- nucleófilo.

Además de clasificar las reacciones según el tipo de partículas que reaccionan, la química orgánica distingue cuatro tipos de reacciones según el principio de cambio de composición de las moléculas: adición, sustitución, eliminación o eliminación (del lat. eliminación- eliminar, dividir) y reorganizar. Dado que la adición y la sustitución pueden ocurrir bajo la acción de los tres tipos de especies reactivas, se pueden distinguir varios mecanismos de reacción principales.

1.Sustitución de radicales libres:

$(CH_4)↙(\text"metano")+Br_2(→)↖(\text"luz ultravioleta"))(CH_3Br)↙(\text"bromometano")+HBr$

2. Adición de radicales libres:

$nCH_2=CH_2(→)↖(\text"Luz UV,R")(...-CH_2-CH_2-...)_n$

3. Sustitución electrofílica:

4. Conexión electrofílica:

$CH_3-(CH=)↙(\text"propeno")CH_2+HBr(→)↖(\text"solución"))(CH_3-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropano")$

$CH_3(-C≡)↙(\text"propino")CH+Cl_2(→)↖(\text"solución"))(CH_3-CCl=CHCl)↙(\text"1,2-dicloropropeno")$

5. Adición nucleófila:

Además, consideraremos las reacciones de escisión o eliminación que tienen lugar bajo la influencia de partículas nucleófilas: bases.

6. Eliminación:

$CH_3-CHBr-CH_3+NaOH(→)↖(\text"solución alcohólica")CH_3-CH=CH_2+NaBr+H_2O$

Regla de V. V. Markovnikov

Una característica distintiva de los alquenos (hidrocarburos insaturados) es la capacidad de entrar en reacciones de adición. La mayoría de estas reacciones proceden por el mecanismo adición electrofílica.

Hidrohalogenación (adición de halogenuros de hidrógeno):

$CH_3(-CH-)↙(\text"propeno")CH_2+HBr→CH_3(-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropano")$

Esta reacción está sujeta a Regla de V. V. Markovnikov: cuando se agrega un haluro de hidrógeno a un alqueno, el hidrógeno se une a un átomo de carbono más hidrogenado, es decir, el átomo en el que hay más átomos de hidrógeno y el halógeno, al menos hidrogenado.

; en este caso, se rompe un enlace p y se forman uno o dos enlaces s. Para indicar la adición de reacciones, se usa el símbolo Ad (del inglés. adición - adhesión); para p-ciones de cicloadición, tal símbolo no se usa.

Dependiendo de la naturaleza del sustrato, las reacciones de adición se distinguen por enlaces múltiples aislados o conjugados, por ejemplo: C = C, C = C, C = C-C = C, C = O, C = N, C = N. Distinguir p -ción homolítica (Ad R) y heterolítico. accesiones Estos últimos, según la carga del reactivo atacante, se subdividen en distritos de electroph. (Ad E) y nucleof. (AdN)adiciones. El comportamiento del reactivo depende del tipo de sustrato y de las condiciones de conducción de la p-ción (disolvente, presencia de un catalizador, efecto de la radiación UV, etc.). Minnesota. los reactivos en diferentes condiciones pueden mostrar dec. tipos de reacciones. habilidades, ej. los halógenos pueden actuar como radicales, electrofóbicos. e incluso el nucleof. agentes

Naib. Se han estudiado las reacciones de adición sobre múltiples enlaces carbono-carbono. Estos procesos proceden según un mecanismo escalonado (por etapas) o sincrónico (coordinado). Con un mecanismo por pasos, la primera etapa es el ataque del nucleófilo, electrófilo o libre. radical, el segundo es la recombinación del intermedio resultante con positivo., negativo. o una partícula neutra, por ejemplo:

Electrof. o nucleófo. las partículas no necesitan ser iones; pueden representar una parte (grupo) de una molécula que retira o dona electrones. Las R-ciones de Ad N son posibles solo con enlaces C=C activados por sustituyentes atractores de electrones; la implementación de Ad E requiere enlaces C=C no sustituidos o activados por sustituyentes donantes de electrones. Para p-tion Ad R, la naturaleza del sustituyente en el enlace C=C no importa mucho.

Estereoquímica. el resultado de la adición por etapas depende del mecanismo de la p-ción y de la naturaleza de los compuestos que reaccionan. Sí, electro. la adición a las olefinas puede proceder como adición de hijo: las partículas Y y W atacan la molécula desde un lado del plano del doble enlace o como antiadherencia: las partículas atacan desde diferentes lados del plano; en algunos casos, los distritos van de forma no estereoespecífica. Núcleo de. la adición que implica carbaniones procede, por regla general, de forma no estereoespecífica. En las reacciones de adición de triple enlace, la adición sin conduce al isómero cis y la adición anti al isómero trans.

En el caso de un mecanismo síncrono, el ataque a ambos átomos de C se lleva a cabo simultáneamente y la p-ción procede como una adición dipolar (ver Cicloadición), mientras que la adición de la reacción en un doble o triple enlace procede como un son- adición (ver, por ejemplo, reacciones de Reppe).

PAG Las reacciones de adición en los dobles enlaces conjugados que se desarrollan mediante un mecanismo gradual conducen a la formación de productos de adición 1,2 y 1,4:

La adición sincrónica de 1,4 a dienos procede de la siguiente manera. forma:

Un tipo especial de reacciones de adición es la adición conjugada. El flujo de tales p-ciones está acompañado por la unión del p-disolvente (o un reactivo especialmente agregado) en la etapa final del proceso. Por ejemplo, elektrof conjugado. la adición de halógenos a los alquenos en CH 3 COOH conduce, junto con los 1,2-dihaluros, a los haluros de b-acetoxialquilo:

Ejemplos de nucleoph conjugado. adhesión - Michael reacción e interacción. alquenos activados con anión cianuro en p-disolventes próticos SH:

En el caso de reacciones de adición en enlaces múltiples de carbono-heteroátomo, en el que poner. la carga está localizada en el átomo de C (enlaces C=O, C=N, C=N y C=S), los nucleófilos siempre se unen al átomo de C y los electrófilos al heteroátomo. En naib. Las reacciones de adición nucleofílica en el grupo carbonilo se han estudiado hasta cierto punto:

PAG La reacción de conexión en el átomo de C puede ser una de las etapas de la sustitución de p-tion en aromáticos. seguidos, por ejemplo:

Las reacciones de las sustancias orgánicas se pueden dividir formalmente en cuatro tipos principales: sustitución, adición, eliminación (eliminación) y reordenamiento (isomerización). Obviamente, toda la variedad de reacciones de los compuestos orgánicos no puede reducirse a la clasificación propuesta (por ejemplo, reacciones de combustión). Sin embargo, tal clasificación ayudará a establecer analogías con las reacciones que ya le son familiares y que ocurren entre sustancias inorgánicas.

Como regla general, el principal compuesto orgánico involucrado en la reacción se llama sustrato, y el otro componente de la reacción se considera condicionalmente como reactivo.

Reacciones de sustitución

Reacciones de sustitución- estas son reacciones que resultan en el reemplazo de un átomo o grupo de átomos en la molécula original (sustrato) con otros átomos o grupos de átomos.

Las reacciones de sustitución involucran compuestos saturados y aromáticos como alcanos, cicloalcanos o arenos. Demos ejemplos de tales reacciones.

Bajo la acción de la luz, los átomos de hidrógeno en una molécula de metano pueden ser reemplazados por átomos de halógeno, por ejemplo, por átomos de cloro:

Otro ejemplo de sustitución de hidrógeno por halógeno es la conversión de benceno en bromobenceno:

La ecuación para esta reacción se puede escribir de otra manera:

Con esta forma de registro, los reactivos, el catalizador y las condiciones de reacción se escriben encima de la flecha y los productos de reacción inorgánicos debajo.

Como resultado de reacciones Las sustituciones en sustancias orgánicas se forman no simples y complejas. sustancias, como en la química inorgánica, y dos sustancias complejas.

Reacciones de adición

Reacciones de adición Son reacciones en las que dos o más moléculas de reactivos se combinan en uno.

Los compuestos insaturados, como los alquenos o los alquinos, entran en reacciones de adición. Según la molécula que actúe como reactivo, se distinguen la hidrogenación (o reducción), la halogenación, la hidrohalogenación, la hidratación y otras reacciones de adición. Cada uno de ellos requiere ciertas condiciones.

1.Hidrogenación- la reacción de añadir una molécula de hidrógeno a un enlace múltiple:

2. Hidrohalogenación- reacción de adición de haluros de hidrógeno (hidrocloración):

3. Halogenación- reacción de adición de halógeno:

4.Polimerización- un tipo especial de reacciones de adición, durante las cuales las moléculas de una sustancia con un peso molecular pequeño se combinan entre sí para formar moléculas de una sustancia con un peso molecular muy alto: macromoléculas.

Las reacciones de polimerización son los procesos de combinación de muchas moléculas de una sustancia de bajo peso molecular (monómero) en moléculas grandes (macromoléculas) de un polímero.

Un ejemplo de reacción de polimerización es la producción de polietileno a partir de etileno (eteno) bajo la acción de radiación ultravioleta y un iniciador de polimerización por radicales R.

El enlace covalente más característico de los compuestos orgánicos se forma cuando los orbitales atómicos se superponen y se forman pares de electrones comunes. Como resultado de esto, se forma un orbital común a dos átomos, en el que se ubica un par de electrones común. Cuando se rompe el enlace, el destino de estos electrones comunes puede ser diferente.

Tipos de partículas reactivas

Un orbital con un electrón desapareado que pertenece a un átomo puede superponerse con un orbital de otro átomo que también contiene un electrón desapareado. En este caso, la formación de un enlace covalente ocurre según el mecanismo de intercambio:

El mecanismo de intercambio para la formación de un enlace covalente se realiza si se forma un par de electrones común a partir de electrones no apareados pertenecientes a diferentes átomos.

El proceso opuesto a la formación de un enlace covalente por el mecanismo de intercambio es la ruptura del enlace, en el que un electrón () va a cada átomo. Como resultado, se forman dos partículas sin carga con electrones desapareados:

Tales partículas se llaman radicales libres.

radicales libres- átomos o grupos de átomos que tienen electrones desapareados.

Reacciones de radicales libres son reacciones que se producen bajo la acción y con la participación de los radicales libres.

En el curso de la química inorgánica, estas son reacciones de interacción de hidrógeno con oxígeno, halógenos, reacciones de combustión. Las reacciones de este tipo se caracterizan por la liberación de una gran cantidad de calor a alta velocidad.

También se puede formar un enlace covalente mediante el mecanismo donante-aceptor. Uno de los orbitales de un átomo (o anión), que contiene un par de electrones no compartido, se superpone con un orbital vacío de otro átomo (o catión) que tiene un orbital vacío y se forma un enlace covalente, por ejemplo:

Romper un enlace covalente conduce a la formación de partículas cargadas positiva y negativamente (); dado que en este caso ambos electrones de un par de electrones común permanecen con uno de los átomos, el otro átomo tiene un orbital vacío:

Considere la disociación electrolítica de ácidos:

Se puede adivinar fácilmente que una partícula que tiene un par de electrones no compartido R: -, es decir, un ion cargado negativamente, será atraída por átomos cargados positivamente o por átomos en los que haya al menos una carga positiva parcial o efectiva.
Las partículas con pares de electrones no compartidos se llaman agentes nucleófilos (núcleo- "núcleo", la parte cargada positivamente del átomo), es decir, los "amigos" del núcleo, una carga positiva.

nucleófilos(Nu) - aniones o moléculas que tienen un solo par de electrones, interactuando con las regiones de las moléculas, en las que se concentra la carga positiva efectiva.

Ejemplos de nucleófilos: Cl - (ion cloruro), OH - (anión hidróxido), CH 3 O - (anión metóxido), CH 3 COO - (anión acetato).

Las partículas que tienen un orbital vacío, por el contrario, tenderán a llenarlo y, por lo tanto, serán atraídas a las regiones de las moléculas que tienen una mayor densidad de electrones, una carga negativa y un par de electrones no compartido. Son electrófilos, "amigos" de un electrón, una carga negativa o partículas con una mayor densidad de electrones.

electrófilos- cationes o moléculas que tienen un orbital electrónico vacío, tendiendo a llenarlo con electrones, ya que esto conduce a una configuración electrónica más favorable del átomo.

No todas las partículas son electrófilas con un orbital vacío. Así, por ejemplo, los cationes de metales alcalinos tienen la configuración de gases inertes y no tienden a adquirir electrones, ya que tienen una baja afinidad electronica.
De esto podemos concluir que a pesar de la presencia de un orbital vacío, tales partículas no serán electrófilas.

Principales mecanismos de reacción

Hay tres tipos principales de partículas que reaccionan: radicales libres, electrófilos, nucleófilos, y tres tipos correspondientes de mecanismos de reacción:

• radicales libres;
• electrofílico;
• nulofilico.

Además de clasificar las reacciones según el tipo de partículas que reaccionan, la química orgánica distingue cuatro tipos de reacciones según el principio de cambio de composición de las moléculas: adición, sustitución, eliminación o eliminación (del inglés. a eliminar- eliminar, dividir) y reagrupar. Dado que la adición y la sustitución pueden ocurrir bajo la acción de los tres tipos de especies reactivas, varias importantemecanismos de reacción.

Además, considere las reacciones de escisión o eliminación que tienen lugar bajo la influencia de partículas nucleófilas: bases.
6. Eliminación:

Una característica distintiva de los alquenos (hidrocarburos insaturados) es la capacidad de entrar en reacciones de adición. La mayoría de estas reacciones proceden por el mecanismo de adición electrofílica.

Hidrohalogenación (adición de halógeno hidrógeno):

Cuando se agrega un haluro de hidrógeno a un alqueno se añade hidrógeno a más hidrogenado átomo de carbono, es decir, el átomo en el que hay más átomos hidrógeno y halógeno - a menos hidrogenado.