Κοινοί τύποι οργανικών αντιδράσεων - Αντιδράσεις υποκατάστασης και προσθήκης

Μια χημική αντίδραση που εμπλέκει οργανικές ενώσεις ονομάζεται οργανική αντίδραση.

Οι διάφοροι τύποι οργανικών αντιδράσεων είναι:- αντιδράσεις προσθήκης, αντιδράσεις απομάκρυνσης, αντιδράσεις υποκατάστασης, περικυκλικές αντιδράσεις, αντιδράσεις αναδιάταξης, φωτοχημικές αντιδράσεις και αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή νέων οργανικών μορίων. Η παραγωγή πολλών τεχνητών πραγμάτων όπως πλαστικά, δραστηριότητες τροφίμων και φάρμακα εξαρτάται από οργανικές αντιδράσεις.

Διαφορετικοί τύποι οργανικών αντιδράσεων:-

Όλες οι οργανικές αντιδράσεις ταξινομούνται σε διαφορετικούς τύπους.

1. Αντίδραση υποκατάστασης-

Η αντίδραση υποκατάστασης μπορεί να περιγραφεί ότι έχει τη λειτουργική ομάδα μιας χημικής ένωσης υποκατεστημένη από μια άλλη ομάδα. Ορίζεται επίσης ως μια αντίδραση που περιλαμβάνει την αντικατάσταση ενός μορίου ή ενός ατόμου μιας ένωσης με ένα άλλο μόριο ή ένα σωματίδιο.

Ανάλογα με τη φύση του επιτιθέμενου δείκτη, η αντίδραση υποκατάστασης χωρίζεται περαιτέρω σε τρεις τύπους:πυρηνόφιλη, ηλεκτρόφιλη και ελεύθερη ρίζα.

• Πυρηνόφιλες αντιδράσεις υποκατάστασης-

Ενώ ο επιτιθέμενος δείκτης είναι πυρηνόφιλος, η αντίδραση υποκατάστασης είναι γνωστή ως αντίδραση πυρηνόφιλης υποκατάστασης. Αυτές οι αντιδράσεις είναι συνήθως αλκυλαλογονίδια.

Μηχανισμός Αντιδράσεων Πυρηνόφιλης Υποκατάστασης:

Οι δύο τύποι πυρηνόφιλης υποκατάστασης είναι –

Sn2 ( υποκατάσταση, πυρηνόφιλη διμοριακή)

Sn1 (πυρηνόφιλο μονομοριακό υποκατάστασης)

• Αντιδράσεις Ηλεκτρόφιλης Υποκατάστασης-

Η χημική αντίδραση κατά την οποία η λειτουργική ομάδα που συνδέεται με μια ένωση αλλάζει από ένα ηλεκτρόφιλο. Η εκτοπισμένη ενεργή ομάδα είναι ένα άτομο υδρογόνου.

• Αντίδραση υποκατάστασης ελεύθερης ρίζας-

Ο δείκτης επίθεσης στην αντίδραση υποκατάστασης ελεύθερων ριζών είναι μια ελεύθερη ρίζα. Τέτοιες αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε υψηλές θερμοκρασίες ή παρουσία ακτινοβολίας UV.

1. Έναρξη- Σε αυτό το σημείο σχηματίζονται ελεύθερες ρίζες.
2. Διάδοση- Σε αυτό το σημείο, η φάση διάδοσης εξηγεί το στοιχείο «αλυσίδας» των αλυσιδωτών αντιδράσεων.
3. Τερματισμός- Σε αυτό το σημείο, δύο είδη ελεύθερων ριζών αντιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα σταθερό, μη ριζικό προϊόν προσθήκης.

Παράδειγμα αντίδρασης υποκατάστασης

Η αντίδραση του CH3Cl με ιόν υδροξυλίου:

Όταν  το μεθυλοχλωρίδιο αντιδρά με ιόν υδροξυλίου, παίρνουμε μεθανόλη ως προϊόν. Η αντίδραση μπορεί να συνοψιστεί ως-

Συνθήκες για την αντίδραση υποκατάστασης

Οι απαραίτητες συνθήκες για να συμβεί μια αντίδραση υποκατάστασης είναι

1. Η θερμοκρασία κατά τη διάρκεια του πειράματος πρέπει να είναι χαμηλή ή σε θερμοκρασία δωματίου.
2. Το διάλυμα πρέπει να βρίσκεται σε υδατική κατάσταση όπως το νερό.
3. Εάν ληφθεί μια ισχυρή βάση, τότε πρέπει να αραιωθεί. Όπως και αν ληφθεί NaOH, θα πρέπει να αραιωθεί για να αποφευχθούν οι πιθανότητες αλογόνωσης.

Αντίδραση προσθήκης

Οι αντιδράσεις προσθήκης αναφέρονται ως αντιδράσεις στις οποίες δύο δραστικά μόρια συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα μόνο μόριο προϊόντος. Ενώσεις με πολυάριθμους (διπλούς και τριπλούς) δεσμούς είναι ευαίσθητες σε τέτοιες αντιδράσεις. Ενώ οι διαφορετικές αντιδράσεις χωρίζονται περαιτέρω σε τρία μέρη με βάση τη φύση του επιτιθέμενου είδους. Αυτά είναι ηλεκτρόφιλα, πυρηνόφιλα ή ελεύθερες ρίζες.

Κύρια χαρακτηριστικά μιας αντίδρασης προσθήκης

• όποτε υπάρχει μια προσθήκη ενός ατόμου που οδηγεί στο σχηματισμό διπλού ή τριπλού δεσμού, ονομάζεται αντίδραση προσθήκης.
• Τέτοιες αντιδράσεις συνδέονται με ακόρεστα μόρια ( υδρογονάνθρακες που έχουν διπλούς ή τριπλούς δεσμούς).
• Μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης, δεν υπάρχουν υπολείμματα αντιδρώντων ή προϊόντων.

Παράδειγμα αντίδρασης προσθήκης

Ένα τυπικό κοινό παράδειγμα μιας αντίδρασης προσθήκης είναι η αλογόνωση:Η αλογόνωση περιλαμβάνει την προσθήκη ενός ατόμου αλογόνου. Το αλογόνο απλώς προστίθεται στη λειτουργική ομάδα ενός αλκενίου (διπλός δεσμός άνθρακα-άνθρακα). Η αντίδραση που περιγράφηκε παραπάνω έχει επίσης ονομαστεί συνδυασμός ηλεκτροφιλικών αντιδράσεων και αντιδράσεων αλογόνωσης. Ένα άλλο παράδειγμα αντίδρασης προσθήκης είναι η αντίδραση ενυδάτωσης. Περιλαμβάνει την προσθήκη νερού σε αλκένια που συμβαίνει παρουσία καταλύτη. Τα αλκένια σχηματίζουν αλκοόλη ως προϊόν αντιδρώντας με νερό. Εδώ το νερό εγχέεται απευθείας σε έναν διπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα). Γενικά, οι αντιδράσεις προσθήκης ταξινομούνται ως-

• Ηλεκτρόφιλη αντίδραση προσθήκης και
• Πυρηνόφιλη αντίδραση προσθήκης

Αλλά ενώ εξετάζεται η πολικότητα, οι μη πολικές αντιδράσεις προσθήκης μπορούν να ταξινομηθούν ως-

• Αντίδραση προσθήκης ελεύθερων ριζών και
• Αντιδράσεις κυκλικής προσθήκης

1. Αντίδραση Ηλεκτρόφιλης Προσθήκης-

Οι ηλεκτρόφιλες αντιδράσεις προσθήκης είναι αντιδράσεις προσθήκης που προκαλούνται από ηλεκτρόφιλα. Είναι τυπικές αντιδράσεις αλκενίου και αλκυνίου.

2. Πυρηνόφιλη αντίδραση προσθήκης-

Οι πυρηνόφιλες αντιδράσεις προσθήκης είναι αυτές που προκαλούνται από πυρηνόφιλα. Είναι μια φυσιολογική αντίδραση αλδεΰδης και κετόνης.

3. Αντίδραση προσθήκης ελεύθερων ριζών-

Οι αντιδράσεις προσθήκης ελεύθερων ριζών είναι αντιδράσεις προσθήκης που προκαλούνται από ελεύθερες ρίζες.

1. Έναρξη:Σε αυτό το σημείο, σχηματίζονται ελεύθερες ρίζες.
2. Διάδοση- Σε αυτό το σημείο, η φάση διάδοσης εξηγεί το στοιχείο «αλυσίδας» της αλυσιδωτής αντίδρασης.
3. Τερματισμός- Σε αυτό το σημείο, δύο είδη ελεύθερων ριζών αντιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα σταθερό, μη ριζικό προϊόν προσθήκης.

Αντιδράσεις εξάλειψης-

Αυτή είναι η αντίδραση κατά την οποία δύο άτομα ή ομάδες είτε από την γειτονική θέση είτε από την ακριβή θέση εξαλείφονται ή αφαιρούνται, οδηγώντας σε σχηματισμό πολλαπλών δεσμών. Οι αντιδράσεις εξάλειψης ταξινομούνται σε δύο τύπους. Αυτά είναι:

1. β– Αντιδράσεις αποβολής:

Στις αντιδράσεις απομάκρυνσης, η απώλεια δύο ατόμων ή ομάδων συμβαίνει από γειτονικά άτομα άνθρακα στο μόριο.

2. α– Αντιδράσεις αποβολής:

Στις αντιδράσεις απομάκρυνσης, υπάρχει η απώλεια ή η εξάλειψη δύο ατόμων ή ομάδων από το ίδιο άτομο άνθρακα στο μόριο. Αντιδράσεις αναδιάταξης Είναι μια αντίδραση που περιλαμβάνει τη μετανάστευση ενός ατόμου ή μιας ομάδας από ένα άτομο σε άλλο από το ίδιο μόριο ονομάζεται αντίδραση αναδιάταξης.

Συμπέρασμα:

Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι οι οργανικές αντιδράσεις είναι χημικές αντιδράσεις στις οποίες εμπλέκονται οργανικές ενώσεις (ενώσεις που έχουν ομοιοπολικά συνδεδεμένα άτομα άνθρακα). Κάθε οργανική αντίδραση έχει χωριστεί σε διαφορετικούς τύπους. Σημαντικές οργανικές αντιδράσεις είναι οι εξής:Αντιδράσεις υποκατάστασης, προσθήκης, εξάλειψης και αναδιάταξης ανάλογα με το εάν οι ομάδες προστίθενται, εξαλείφονται ή αντικαθίστανται ή αντικαθίστανται. Δεδομένου ότι οι αντιδράσεις προσθήκης και υποκατάστασης είναι και οι δύο τύποι χημικών αντιδράσεων, αλλά η βασική διαφορά και στις δύο είναι ότι στις αντιδράσεις προσθήκης προστίθεται μια ομάδα/ες και στις αντιδράσεις υποκατάστασης, μια ομάδα/ες αντικαθίσταται από άλλη ομάδα/ες. Και στις δύο αντιδράσεις, η ηλεκτροφιλική και η πυρηνόφιλη ομάδα παίζει σημαντικό ρόλο.