Reactii de Substitutie in Chimia Organica [PDF]

Zitiervorschau

Reacţii de substituţie in chimia organica Student:Solomonean Daniela Indrumator:Vosgan Zorica

Cuprins 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Reacţii de substituţie Tipuri de substituţie Reacţii de substituţie la alcani Reacţii de substituţie la alchene Reacţii de substituţie la alchine Reacţii de substituţie la arene

Reacţii de substituţie Definitie: O reactie de substitutie exprima inlocuirea unui atom sau a unui grup de atomi cu un alt atom sau grup de atomi.In mod general, o reactie de substitutie se reprezinta prin schema: R-X + Y→R-Y + X

Tipuri de substituţie 1.Substituţie nucleofilă (SN) – este specifică sistemelor alifatice, constă în înlocuirea unui substituent care pleacă cu perechea de electroni comuni, cu un altul care posedă surplus de electroni (reactant nucleofil). După molecularitate substituţia nucleofilă poate fi : monomoleculară( SN1) sau dimoleculară (SN2).

2. Substituţia electrofilă – specifică sistemelor aromatice. Se desfăşoară în două etape succesive. În prima etapă reactantul electrofil atacă substratul şi se leagă la atomul de carbon atacat, sextetul aromatic este perturbat temporar, se formează o stare de tranziţie de tip complex σ. În a doua etapă complexul σ cedează protonul, se reface sextetul aromatic, obţinându-se produsul de reacţie.

3.Substituţia radicalică (SR)- este caracteristică sistemelor alifatice de tip alcani (substituţia are loc la C sp3); se desfăşoară după mecanismul reacţiilor înlănţuite în trei etape: Etapa I – iniţierea – se formează reactantul radicalic prin scindarea homolitică a reactantului X ·· X → X· + ·X Etapa II – propagarea – reactantul radicalic atacă substratul formând un produs de reacţie şi un nou radical R + H + · X → R· + HX R· + X2 → R – X + X·5 Aceste reacţii continua atâta timp cât se formează un radical. Etapa III – întreruperea – radicalii liberi se stabilizează reacţionând între ei. R· + ·R → R – R R· + ·X → R – X X· + ·X → X2

Reacţii de substituţie la alcani 1) Reacţiile de halogenare. ) înlocuirea hidrogenului cu atomi de halogen (F, Cl, Br, I), ) reacţa are loc în prezenţa luminii sau la încălzire (500°C), ) reactioneaza usor cu Cl2 si Br2 - la UV sau la 100-300˚C; greu cu I2; energic cu F2

La metan – in faza gazoasa

CH4 + Cl2 CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + Cl2

CH3Cl + HCl CH2Cl2 + HCl CHCl3 + HCl CCl4 + HCl

Mecanismul reacţiei este radicalic în lanţ, cu cele trei etape caracteristice: h

Initiere:

Cl Cl

Propagare:

CH3 H + Cl CH3 + Cl2

Intrerupere:

CH3 CH3

Cl CH3

2Cl CH3 + HCl CH3 Cl + Cl CH3 Cl CH3 CH3

Reacţii de substituţie la alchene Alchenele reacţionează cu halogeni gazoşi (Cl2, Br2), la lumină sau la întuneric şi la temperatură, când are loc înlocuirea unui atom de hidrogen din poziţie alilică cu un atom de halogen.

C C C H

+

300-500 0C X2

C C C X

+

HX

Exemple:

CH2 CH CH3

+

CH2 CH CH2 CH3

300-500 0C CH2 CH CH2

Cl2

+

300-500 0C Br2

+

HCl

Cl CH2 CH CH CH3

+

HBr

Br

Din exemplele de mai sus se poate observa că atât la clorurarea propenei cât şi la bromurarea 1-butenei legătura dublă rămâne neafectată.

Reacţii de substituţie la alchine • cu metale

CH  

CH + Na

CH  

CNa+ 1/2H2

Acetilura monosodica

CH  

CH+ 2[Ag(NH3)2]OH hidroxid diaminoargentic

AgC

CAg+ 4NH3+ 2H2O

Acetilura de argint

Reacţii de substituţie la arene A. Proprietăţile nucleului aromatic I. Reacţii de substituţie la nucleul aromatic 1. Substituţia la benzen

Halogenarea benzenului: se realizează în condiţii catalitice. Clorurarea benzenului duce la formarea unor compuşi mono- şi policloruraţi.

Nitrarea benzenului: are loc în prezenţa amestecului sulfo-nitric (HNO3 + H2SO4) şi se formează nitrobenzen.

2. Substituţia la omologii şi derivaţii benzenului Introducerea unui substituent face ca trei poziţii din nucleu să nu mai fie echivalente orto, meta, para. Următorul substituent va intra într-o poziţie determinată numai de natura primului substituent. După natura lor, substituenţii sunt de oridnul I şi ordinul II. S este de ordinul II: meta

S este de ordinul I: orto şi para Radicali alchil: - R Halogeni: - F, - Cl, - Br, - I Grupări hidroxil: - CH Grupări amino: - NH2

grupare grupare grupare grupare grupare

aldehidă: - CHO carboxil: - COOH sulfonică: - SO3H nitro: - NO2 nitril: - CN

Bibliografie Cornea F. , Chimie organica, Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti ,1983  Ifrim S., Chimie generala, Editura Tehnica, Bucuresti, 1989  Nenitescu C.D.,Chimie organica, Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti ,1989 