В зависимости от природы реагирующих веществ и продуктов реакции, химические реакции в органической химии делятся на три типа:

Замещения (S). В реакциях замещения атом или группа атомов замещаются на другой атом или группу атомов.

Галогенирования (S_R)

СН₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

Конденсация (S_N)

CH₃CH₂-OH + CH₃COOH ⇄ CH₃CH₂-O-OC-CH₃ + H₂O

Присоединение (А). В реакциях присоединения происходит присоединение неорганических или органических групп в молекулу ненасыщенного органического соединения.

Гидрирования (A_N)

CH₂=CH₂ + H₂ ⇄ CH₃-CH₃

Гидратация (A_E)

CH₂=CH₂ + H₂O ⇄ CH₃-CH₂-OH

Гидрогалогенирование (A_E)

CH₃-CH=CH₂ + HCl ⇄ CH₃-CHCl-CH₃

Галогенирования присоединительное (A_R)

CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br

Отщепления (элиминирования) (E).

Дегидрирования (EE)

CH₃-CH₂-CH₃ → CH₂=CH-CH₃ + H₂

Дегидратация (EN)

CH₃-CH₂-OH ⇄ CH₂=CH₂ + H₂O

Дегидрогалогенирование (EN)

CH₂Cl-CH₂Cl → CH₂=CHCl + HCl

Атомы, молекулы, ионы, отдельные участки молекул проявляют электрофильные или нуклеофильные свойства.

Нуклеофил (сродственный к положительному заряду ядра) имеет избыток электронов или электронную пару с помощью которой может образоваться ковалентная связь: H₂O, NH₃, OH^–, Br^–, C^δ--Meтал, соединения которые имеют кратные химические связи.

Электрофил (сродственный к отрицательному заряду электронов) имеет недостаток электронов, или вакантные орбитали, которые предоставляют место электронам нуклеофилов: AlCl₃, BF₃, H⁺, катионы металлов, C^δ+-Неметал.

Механизм химической реакции обусловливает вид разрыва ковалентной связи в молекуле, и природа реагентов в случае гетеролитического разрыва химической связи нуклеофильного или электрофильного.

В зависимости от механизма протекания химической реакции, различают следующие типы химических реакций в органической химии:

Радикальные реакции (R). В реакциях протекающих по радикальному механизму, происходит образование или взаимодействие радикалов. Различают такие радикальные реакции:

Радикального замещения (S_R). Реагент является радикалом.

Радикального присоединения (A_R). Реагент является радикалом, который разрывает двойные связи и присоединяется к субстрату.

Радикального отщепления (E_R). Пиролитическое расщепление высших алканов:

R-CH₂-CH₂-CH₂-CH-R’ → R-CH₂-H₂C• + •CH₂-CH₂-R’

R-CH₂-H₂C• → R• + CH₂=CH₂

Нуклеофильные реакции (N). В реакциях протекающих по нуклеофильному механизму, нуклеофильный реагент атакует электрофильный субстрат (или электрофильный участок молекулы).

Нуклеофильное замещения (S_N). Нуклеофильный реагент вытесняет атом или группу атомов с субстрата, вследствие чего атом или группа атомов отделяются от субстрата вместе со своей электронной парой, а нуклеофильный реагент образует новую ковалентную связь с помощью своей электронной пары. Нуклеофильное замещение может протекать по двум механизмам S_N1 и S_N2:

S_N1 – механизм замещения проходит пошагово:

• на первой стадии происходит гетеролитический распад субстрата с образованием иона карбения (R-С⁺)
• на второй стадии к иону карбения присоединяется нуклеофильная частица

R-C^δ+-X^δ- ⇄ R-C⁺ + X^– 

R-C⁺ + Y^– → R-C^δ+-Y^δ-

CH₃-H₂C^δ+Cl^δ- + OH^– → CH₃CH₂-OH + Cl^–

S_N2 – механизм замещения происходит при одновременном приближении реагента к атому углерода, и отдалении “старой” группы атомов от атома углерода.

Нуклеофильное присоединение (A_N). Происходит в случае, когда атом углерода заряжен положительно вследствие более высокой елетроотрицательности связанного с ним атома и доступен для нуклеофильной атаки.

 R-HC^δ+=O^δ- + :C^δ-≡N: → R-HCO^–-CN + H⁺ → R-HC(CN)OH

Нуклеофильное отщепления (EN). Реакция заключается в отщеплении части субстрата под действием нуклеофильного реагента. Реакция проходит по двум механизмам E_N1 и E_N2:

EN1 – на первой стадии от субстрата отщепляется нуклеофильная часть, с образованием иона карбения. На второй стадии, электрон от соседнего атома углерода, смещается к положительно заряженному атому углерода (-I-эффект). Таким образом, более положительный заряд приобретает атом водорода связанный с соседним атомом углерода, который и отщепляется в виде протона:

R-CH₂-H₂C^δ+-X^δ- ⇄ R-CH₂-H₂C⁺ + X^–

R-C⁺H₂→C^δ+H₂→R-CH=CH₂ + H⁺

Ионы H⁺ объединяются с ионами ОН^–.

E_N2 – ион карбения не образуется, а отщепление протона происходит постепенно, одновременно с удалением нуклеофильной части субстрата, и приближением нуклеофильной части реагента к атому водорода связанному с соседним атомом углерода.

Электрофильные реакции (E). В реакциях протекающих по электрофильному механизму, электрофильный реагент атакует нуклеофильный субстрат (или нуклеофильный участок молекулы).

Электрофильное замещения (S_E). В реакциях этого типа электрофильный реагент атакует нуклеофильный субстрат (или нуклеофильную часть субстрата), и вытесняет электрофильный атом или группу атомов от субстрата. Электронная пара остается у атома углерода, меняются только электрофильные группы. По S_E-механизму протекает реакция каталитического хлорирования бензола, катализатором в которой является хлорид железа(III), или хлорид алюминия.

Электрофильное присоединения (A_E). Реакция происходит с участием электрофильного реагента через образование π-комплекса и иона карбения, и завершается присоединением нуклеофильного реагента. Примером реакций этого типа может быть гидрогалогенирование:

CH₂=CH₂ + H^δ+-Cl^δ- → CH₂=CH₂→H⁺ + Cl– 

CH₂=CH₂→H⁺ → CH₃-H₂C⁺

CH₃-H₂C⁺ + Cl^– → CH₃-CH₂Cl

Электрофильное отщепление (E_E). В этих реакциях отщепление происходит с помощью электрофильного реагента.

Реакция	Радикальная	Нуклеофильная	Электрофильная
Замещения	SR	SN	SE
Присоединения	AR	AN	AE
Отщепления	ER	EN	EE

 

---