Organske reakcije u većini slučajeva odvijaju se na C-
atomu, a mogu se odvijati i na hetero-atomu. Dolazi do
raskidanja starih i formiranja novih veza. Najprije se
stvara aktivirani kompleks bogat energijom iz koga preko
prijelaznog stanja ili pak međuprodukata nastaju
produkti. Reakcije u organskoj hemiji mogu se
klasificirati na više načina:
I Na osnovu promjena koje se događaju u elektronskojstrukturi pri raskidanju starih i formiranju novih kovalentnihveza:
a) Homolitičke (gr. homos = jednak)b) Heterolitičke (gr. heteros = različit)
a) Kod homolitičkih reakcija kovalentna veza izmeđua) Kod homolitičkih reakcija kovalentna veza izmeđuatoma cijepa se simetrično i svaki učesnik u vezi odnosi pojedan elektron. Međuprodukti koji pri tome nastaju zovu seslobodni radikali. Oni nemaju naboja već samo jedannesparen elektron:
R3C : X + Y R3C : Y + X
supstrat reagens produkt odlazeća grupa (s.r.)
Homolitičke reakcije odvijaju se najčešće u gasovitoj fazi,
a mogu biti izazvane fotohemijski (UV svjetlo), termički ili
s reagensima koji sadrže nespareni elektron – tj. sa
drugim slobodnim radikalom:
Cl : Cl + h 2 Cl
Cl + CH4 CH3Cl + H
b) Kod heterolitičkih reakcija kovalentna veza se cijepanesimetrično i pri tome nastaju joni. Učesnik u vezi kojiodnosi zajednički elektronski par postaje anion(KARBANION), a onaj osiromašen za taj ele. par postajekation (KARBKATION).
Prema tome, heterolitičke reakcije mogu se odvijati na dvanačina:
1. Reagens donosi nespareni ele. par preko koga sepovezuje na C, a odlazeća grupa odnosi ele. par kojim jebila povezana na C:
Y: + R3C : X R3C : Y + :X
reagens supstrat produkt odlazeća grupa
2. Reagens ne donosi ele. par za novu vezu, već se veže
na račun elektrona koji se nalaze u supstratu: odlazeća
grupa ima nepopunjenu ljusku. Ako je to vodikov atom,
on se odvaja kao proton:
H+ NO2+
NO2
+ H+
Heterolitičke reakcije obično se odvijaju u otopinama, a
mogu biti katalizirane kiselinama i bazama.
2 + H+
II Druga podjela organskih reakcija je na osnovu prirode
reagensa koji učestvuje u reakcijama. Reagensi mogu
biti:
• nukleofili
• elektrofili• elektrofili
• slobodni radikali
Nukleofili i elektrofili učestvuju u heterolitičkim
reakcijama, a slobodni radikali u homolitičkim.
a) Nukleofilni reagensi su donori elektrona (nukleofil-voli
nukleus). To su reagensi koji mogu dati elektrone za
nastanak nove veze. Nukleofili su: anioni, molekule koje
posjeduju atome sa slobodnim elektronskim parom, kao i
molekule koje posjeduju polarizirane ili pak polarizaciji
sklone veze:sklone veze:
O, N, S, X- (F-, Cl-, Br-, I-), -OH, -OR, -SR, -CN, H2O, NH3,
ROH, R-Me.
b) Elektrofilni reagensi su akceptori elektrona (elektrofil-
voli elektrone). To su reagensi koji mogu primiti
elektronski par za nastanak nove veze. Elektrofili su:
pozitivno nabijene čestice-kationi, Luisove kiseline i
molekule sklone polarizaciji:
X+ (Br+, Cl+), NO2+, NH4
+, H3O+, H+, SO3, AlCl3, RC=O.
c) Slobodni radikali – učestvuju u homolitičkim
reakcijama, nemaju naboja već jedan nesparen elektron
koga snažno žele udružiti sa elektronom drugog atoma,
te su stoga vrlo reaktivni. Neki primjeri su:te su stoga vrlo reaktivni. Neki primjeri su:
H, Cl, CH3, O, ROO, OH itd.
III Glavna podjela organskih reakcija bazira se na
razlici u strukturi između reaktanata i produkata. Poovom kriteriju reakcije se dijele na:
Supstitucione (S)
Adicione (A)
Eliminacione (E)
Reakcije oksido-redukcije
Reakcije premještanja
a) Reakcije supstitucije
Dolazi do cijepanja veze, a atom ili atomska grupa u
supstratu zamjenjuju se drugim atomom ili atomskom
grupom koji dolaze na mjesto odlazećeg atoma ili grupe:
R-Cl + -OH R-OH + Cl-R-Cl + OH R-OH + Cl
Prema prirodi reagensa, reakcije supstitucije mogu biti:
nukleofilne supstitucije (SN)
elektrofilne “ (SE)
slobodno-radikalske (SSR)
Reakcije supstitucije mogu se odvijati na zasićenom i
nezasićenom C atomu.
SN na zasićenom C atomu:
CH3Br + NaOH CH3OH + NaBr
SN na nezasićenom C atomu:
CH3-CO-OH + SOCl2 CH3-CO-Cl + SO2 + HCl
SE na nezasićenom C atomu:
CH3Cl + AlCl3 CH3+ + AlCl4-
elektrofilelektrofil
+ CH3+
CH3
+ HClAlCl4-
+ AlCl3
Supstitucija slobodnih radikala (SSR)
Primjer: hloriranje alkana
CH3CH2CH3 + Cl2 CH3CH2CH2Cl + CH3CHClCH3
1-propilhlorid 2-propilhlorid
UV
b) Reakcije adicije
To su reakcije nezasićenih organskih spojeva. Atomi ili
atomske grupe vežu se na dvostruke i trostruke veze, pa
se -veze prevode u jednostruke -veze. Reakcije adicije
mogu se odvijati na sljedeće veze:
C = C, C C, C = N, C N, C = O
Primjeri:
HC CH + HCl CH2 = CH2Cl
RCH = CHR + Br2 RCHBr CHBrR
Katalitička adicija vodika zove se hidrogenacija, a adicijavode hidriranje. Reakcije adicije pri kojima nastajuciklički spojevi zovu se cikloadicije. Temperatura jevažan parametar u reakcijama adicije.
Primjeri reakcija adicije
Adicija elektrofila (AE)
H2C=CH2 + Br+ :Br- H2CBrCH2Br
Adicija nukleofila (AN)
Adicija slobodnih radikala (A )
(CH3)2C=O
+ H + CN- (CH3)2C
OH
C N
Adicija slobodnih radikala (ASR)Katalitička hidrogenacija dvostruke veze:
CH3CH=CH2 + 2H CH3CH2CH3
propen propan
c) Reakcije eliminacije
Ove reakcije obrnute su reakcijama adicije. Od organskog
spoja odvaja se jednostavna ili složena molekula, a na
supstratu se formiraju nezasićene veze.
Primjeri:Primjeri:
a) manja molekula se izdvaja sa dva susjedna C
atoma i pri tome nastaju spojevi sa višestrukim
vezama:
CH3CH2Cl CH2=CH2 + HCl
CH2ClCH2Cl CHCH + 2HCl
b) Manja molekula se izdvaja sa udaljenih C atoma pri
čemu dolazi do ciklizacije:
CH3(CH2)4CH3 visoka
visoki p+ H 2
cikloheksan heksan
c) Manja molekula se izdvaja samo sa jednog C atoma ipri tome nastaju KARBENI kod kojih C atom ima slobodanelektronski par:
ili pak DIRADIKALI koji se rjeđe sreću.
C:
Eliminacija vode zove se dehidratacija, halogenvodika
dehidrohalogenacija, a CO2 dekarboksilacija:
RCH CH OH RCH=CH + H ORCH2CH2OH RCH=CH2 + H2O
RCH=CHBr RCCH + HBr
RCOCOOH RCHO + CO2
Oksido-redukcijske reakcije
U organskoj hemiji reakcije oksido-redukcije nemaju isti
smisao kao u anorganskoj hemiji. Organska molekula se
oksidira ako se smanjuje broj H atoma, a povećava broj
O atoma.
oksidacija
redukcijaHC CH [H] CH2=CH2
[H]CH3 - CH 3
CH3OH [O]
H-C - H
O[O]
H-COOH
Međuprodukti
U organskim reakcijama intermedijarno nastaju C atomi sa dvije ili tri
valencije. To su oblici kratkog vijeka koji odmah reagiraju sa drugim
atomima i prelaze u stabilne molekule. Neki od njih mogu biti i duže
stabilni, pa se mogu i registrovati (identificirati) u otopinama. To su:
• Karbokationi (deficitarni sa elektronima: CH3+, CH3CH2
+, CH3CH+CH3 itd.)• Karbokationi (deficitarni sa elektronima: CH3 , CH3CH2 , CH3CH CH3 itd.)
• Karboanioni (u organskim spojevima koji sadrže vezu ugljik-metal;
centralni C atom sadrži jedan slobodan el. par)
• Slobodni radikali (H, Cl, CH3, O, ROO, OH, R3C itd.)
• Karbeni (jako reaktivni međuprodukti kratkog života; najpoznatiji
dihlorkarben CCl2)
Primjeri
U koju vrstu reakcija se ubrajaju navedene pretvorbe:
a) CH3CH2CH2S+(CH3)2 + CH3NH2 CH3CH2CH2N+H2CH3 + (CH3)2S
b) CH3CH2CH2S+(CH3)2 + OH- CH3CH=CH2 + (CH3)2S + H2O
c) C6H6 + HNO3 C6H5NO2 + H2O
d) CH3CH=CH2 + Cl2 CH3CHClCH2Cl
e) CH3CH=CHCH2COOH CH3CH2CH=CH2 + CO2
f) CH3CH=CHBr + OH- CH3CCH + H2O + Br-
grijanje
Top Related