Введение в теорию органической химии. Особенности органических реакций «Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, - презентация

1 Введение в теорию органической химии. Особенности органических реакций «Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением. Каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определенным количеством принадлежащей ему химической силы" А.М. Бутлеров, 1861г., из доклада «О химическом строении вещества»

2 Классификация органических реакций по типу разрыва ковалентной связи ГомолитическиеГетеролитические Карбокатион Карбанион Метильный катион Радикал Бензильный анион трет-Бутильный радикал Катионы и анионыРадикалы Интермедиаты

3 Реакционный центр - группа атомов, претерпевающая изменения в данной реакции Реакционный центр Атакующий агент (реагент) 2. Классификация органических реакций по характеру взаимодействия Типы реагентов Электрофил – катион или нейтральная молекула, имеющая в своем составе атом с незанятой орбиталью Электрофильные агенты (Е) («любят» электроны)

4 Реакционный центр Атакующий агент (реагент) Классификация органических реакций по характеру взаимодействия Типы реагентов Нуклеофильные агенты (Nu) («любят» ядра) Нуклеофил – анион или нейтральная молекула, имеющая в своем составе атом с неподеленной электронной парой (занятая орбиталь)

5 Классификация органических реакций по характеру взаимодействия Тип реакцииРеагент, ZТипичные условияОбозначение EКислая среда, Полярный растворитель SESE N Основная среда, Полярный растворитель SNSN R Повышенная температура; облучение; H 2 O 2, Нейтральная среда SRSR EAEAE NANAN R Повышенная температура; облучение; H 2 O 2, Нейтральная среда ARAR Кислая среда, Основная среда, E Замещение Присоединение Элиминирование

6 Классифицируйте реакции!

7 Изменение энергии системы Движущей силой химической реакции является стремление реагирующих молекул занять наиболее устойчивое состояние, т.е. состояние с наименьшей свободной энергией G0, Кр

8 1,2,3 – элементарные стадии химической реакции Лимитирующая стадия

9 A + B [1 ] [интермедиат] [2 ] X в квадратных скобках помещают неустойчивые переходные состояния или интермедиаты молекулярность стадии - число взаимодействующих частиц, принимающих участие в стадии переходное состояние (#) – промежуточное состояние, когда старые связи еще не разорвались, а новые еще не образовались. интермедиат – промежуточное соединение, образующееся на одной элементарной стадии Принцип Хэммонда: если реакция проходит как через переходное состояние, так и интермедиат, энергия которых почти равна, то взаимное превращение обоих сопровождается лишь малым изменением структуры. При экзотермических реакциях переходное состояние похоже на исходные субстраты; при эндотермических реакциях – на продукты. k=A e - Еакт / RT Уравнение Аррениуса

10 ПРИМЕР: электрофильного присоединения HBr к этилену

11 Суммируем: 1.Любая химическая реакция должна рассматриваться с позиций термодинамики и кинетики. 2.Термодинамика указывает на возможность протекания процесса в данных условиях, выражаемую, например, через G или константу равновесия. Термодинамическое описание ничего не говорит о скорости протекания реакции, времени достижения равновесия. 3.Скорость же реакции определяется энергией ее переходного состояния, которая описывается в терминах кинетики. 4.Механизм реакции - совокупность и последовательность элементарных стадий. Механизм реакции определяет: последовательность стадий; тип интермедиатов; лимитирующую стадию. 6.Строение и энергия интермедиатов близки к строению и энергии переходных состояний. 7. Факторы, стабилизирующие/дестабилизирующие интермедиат, будут стабилизировать/дестабилизировать переходное состояние. Факторы, влияющие на стабильность интермедиатов ?