Механизмы химических реакций в органической химии

Механизмы химических реакций в органической химии

Подготовка к ЕГЭ-2020
Макарова О.М.
учитель химии
МБОУ «СШ № 33»
Смоленск

 1. Свободно-радикальное замещение

2. Свободно-радикальное присоединение

Свободно-радикальный механизм:  реакцию начинают свободные радикалы, образующиеся при гомолитическом разрыве связи  в молекуле.

Наиболее типичный вариант — образование радикалов хлора или брома при УФ-облучении.

Электрофильный механизм: реакцию начинают частицы-электрофилы, получающие положительный заряд в результате гетеролитического разрыва связи. Все электрофилы — кислоты Льюиса.

Такие частицы активно образуются под действием кислот Льюиса, которые усиливают  положительный заряд частицы. Чаще других используются AlCl3,FeCl3,FeBr3,ZnCl2, выполняющие функции катализатора.

Местом атаки частицы-электрофила являются те участки молекулы, которые имеют повышенную электронную плотность, т. е. кратная связь и бензольное кольцо. 

Общий вид реакций электрофильного замещения можно выразить уравнением:

1. Электрофильное замещение

2. Электрофильное присоединение


Присоединение к несимметричным непредельным углеводородам происходит в соответствии с правилом Марковникова.

Нуклеофильный механизм: реакцию начинают частицы-нуклеофилы, имеющие отрицательный заряд, образовавшиеся в результате гетеролитического разрыва связи. Все нуклеофилы — основания Льюиса.

В нуклеофильных реакциях реагент (нуклеофил) имеет на одном из атомов свободную пару электронов и является нейтральной молекулой или анионом (Hal–, OH–, RO−, RS–, RCOO–, R–, CN–, H2O, ROH, NH3, RNH2 и др.).  

1. Нуклеофильное замещение

2. Нуклеофильное присоединение

Написать уравнения реакций в соответствии со схемой превращений, указать продукты, тип реакций и механизмы:


CH3–CH3 → CH3–CH2Cl → CH2=CH2 → CH3–CH2–OH


1. Определим классы, к которым принадлежат вещества в схеме. и назовем их.
Данная схема отражает следующую цепочку превращений: алкан (этан) → монохлорзамещенный алкан (хлорэтан) →  алкен (этен) →  одноатомный предельный спирт (этанол). 

2. Определим типы и разновидности реакций по конечному продукту:
1) реакция замещения — галогенирование;
2) реакция элиминирования — дегидрохлорирование;
3) реакция присоединения — гидратация.

3. Определим возможные механизмы реакций, вспомним условия их проведения и запишем уравнения реакций:
1) хлорирование предельных УВ протекает по свободно-радикальному механизму, условия — УФ-облучение

2) в присутствии основания NaOH реакция протекает по карбанионному механизму:

Сначала в щелочной среде отщепляется протон водорода Н, а затем анион галогена X. Это двухстадийный процесс, в котором промежуточным продуктом является карбанион. Условие реакции — спиртовой раствор щелочи NaOH.

3) гидратация непредельных УВ протекает по механизму электрофильного присоединения.

Условием проведения реакции является кислая среда, поэтому реакцию проводят в присутствии серной кислоты H2SO4.

1. Из предложенного перечня выберите две пары веществ, каждая из которых даёт реакцию замещения.
 
1) ацетилен и бромоводород
2) пропан и хлор
3) этен и хлор
4) бензол и азотная кислота
5) этилен и хлороводород

2. Из предложенного перечня реакций выберите две реакции замещения.
 
1) обесцвечивание раствора перманганата калия этиленом
2) гидрирование этилена
3) хлорирование пропана
4) сульфирование бензола
5) бромирование циклопропана

3. Из предложенного перечня выберите два вещества, с которыми бром вступает в реакцию замещения.
 
1) водород
2) этилен
3) бутан
4) бромид железа (II)
5) толуол

4. Из предложенного перечня выберите два вещества, с которыми хлорэтан вступает в реакцию замещения.

1) натрий
2) кислород
3) гидроксид натрия (спиртовой)
4) бензол
5) гидроксид натрия (водный)

5. Из предложенного перечня выберите два вещества, которые вступают в реакции электрофильного замещения.
 
1) этилен
2) бензол
3) ацетилен
4) фенол
5) хлорэтан
 

6. Из предложенного перечня выберите два вещества, которые вступают в реакции электрофильного присоединения.
 
1) толуол
2) этилен
3) этаналь
4) бутен
5) уксусная кислота

7. Из предложенного перечня утверждений выберите два таких, которые характеризуют взаимодействие пропена и воды.1) преимущественно образуется пропанол-12) образуется пропанол-1 и пропанол-2 в равных соотношениях3) разрывается π-связь в молекуле пропена4) происходит промежуточное образование катиона CH3-CH+-CH35) происходит промежуточное образование радикала CH3-CH2-CH2∙
8. Из предложенного перечня выберите два утверждения, характеризующие реакцию бромирования метана на свету:1) протекает по радикальному механизму2) приводит к образованию только одного продукта — дибромметана3) начинается с разрыва C-H связи в молекуле метана4) начинается с разрыва связи в молекуле брома
5) является каталитической