Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Перестановка Клейзена

Органические реакции - это химические реакции с участием органических соединений . [1] [2] [3] Основная органическая химия типы реакций являются реакция присоединения , реакции элиминирования , реакция замещения , перициклическая реакция , перегруппировка реакции , фотохимические реакции и окислительно - восстановительные реакции . В органическом синтезе, органические реакции используются для создания новых органических молекул. Производство многих искусственных химикатов, таких как лекарства, пластмассы, пищевые добавки, ткани, зависит от органических реакций.

Самые старые органические реакции - это сжигание органического топлива и омыление жиров для производства мыла. Современная органическая химия начинается с синтеза Велера в 1828 году. В истории Нобелевской премии по химии были вручены награды за изобретение конкретных органических реакций, таких как реакция Гриньяра в 1912 году, реакция Дильса-Альдера в 1950 году, реакция Виттига. в 1979 г. и метатезис олефинов в 2005 г.

Классификации [ править ]

Органическая химия имеет сильную традицию называть конкретную реакцию своим изобретателям или изобретателям, и существует длинный список так называемых названных реакций , по консервативным оценкам их 1000. Очень старая названная реакция - это перегруппировка Клайзена (1912) и недавно названная реакция это реакция Бингеля (1993). Когда названная реакция трудно произносится или очень длинная, как в реакции Кори-Хауса-Познера-Уайтсайдса, полезно использовать сокращение, как в сокращении CBS . Количество реакций, намекающих на реальный процесс, намного меньше, например еновая реакция или альдольная реакция .

Другой подход к органическим реакциям основан на типе органических реагентов , многие из которых неорганические , требуемых для конкретного преобразования. Основными типами являются окислители, такие как четырехокись осмия , восстановители, такие как алюмогидрид лития , основания, такие как диизопропиламид лития, и кислоты, такие как серная кислота .

Наконец, реакции также классифицируются по механистическим классам. Обычно эти классы (1) полярные, (2) радикальные и (3) перициклические. Полярные реакции характеризуются движением электронных пар от четко определенного источника ( нуклеофильная связь или неподеленная пара) к четко определенному стоку ( электрофильный центр с низкорасположенной антисвязывающей орбиталью). Участвующие атомы претерпевают изменения в заряде, как в формальном смысле, так и в терминах реальной электронной плотности. Подавляющее большинство органических реакций подпадают под эту категорию. Радикальные реакции характеризуются разновидностями с неспаренными электронами ( радикалами ) и движением отдельных электронов. Радикальные реакции далее делятся на цепныеи нецепные процессы. Наконец, перициклические реакции включают перераспределение химических связей вдоль циклического переходного состояния. Хотя электронные пары формально участвуют, они движутся по циклу без истинного источника или стока. Эти реакции требуют непрерывного перекрытия участвующих орбиталей и регулируются соображениями орбитальной симметрии.. Конечно, некоторые химические процессы могут включать этапы из двух (или даже всех трех) из этих категорий, поэтому данная схема классификации не обязательно проста или ясна во всех случаях. Помимо этих классов, реакции, опосредованные переходными металлами, часто считаются образующими четвертую категорию реакций, хотя эта категория охватывает широкий спектр элементарных металлоорганических процессов, многие из которых имеют мало общего.

Основы [ править ]

Факторы, управляющие органическими реакциями, по сути такие же, как и в любой химической реакции . Факторами, специфичными для органических реакций, являются те, которые определяют стабильность реагентов и продуктов, таких как конъюгация , гиперконъюгация и ароматичность, а также наличие и стабильность реакционноспособных промежуточных продуктов, таких как свободные радикалы , карбокатионы и карбанионы .

Органическое соединение может состоять из многих изомеров . Таким образом, селективность с точки зрения региоселективности , диастереоселективности и энантиоселективности является важным критерием для многих органических реакций. Стереохимия из перициклических реакций регулируются правилами Вудворда-Гофман и многих реакций элиминирования по правилу Зайцева .

Органические реакции важны при производстве фармацевтических препаратов . В обзоре 2006 года [4] было подсчитано, что 20% химических превращений связано с алкилированием атомов азота и кислорода, еще 20% связано с размещением и удалением защитных групп , 11% связано с образованием новой углерод-углеродной связи и 10% связано с функциональные групповые преобразования .

По механизму [ править ]

Нет ограничений на количество возможных органических реакций и механизмов. [5] [6] Однако наблюдаются определенные общие закономерности, которые можно использовать для описания многих общих или полезных реакций. Каждая реакция имеет ступенчатый механизм реакции, который объясняет, как это происходит, хотя это подробное описание стадий не всегда ясно из одного только списка реагентов. Органические реакции можно разделить на несколько основных типов. Некоторые реакции подпадают под более чем одну категорию. Например, некоторые реакции замещения проходят по пути присоединения-отщепления. Этот обзор не предназначен для включения всех органических реакций. Скорее, он предназначен для описания основных реакций.

Тип реакцииПодтипКомментарий
Реакции сложенияэлектрофильная добавкавключают такие реакции, как галогенирование , гидрогалогенирование и гидратация .
нуклеофильное присоединение
радикальное добавление
Реакция элиминациивключают такие процессы, как дегидратация, и, как выяснилось, следуют механизму реакции E1, E2 или E1cB
Реакции замещениянуклеофильное алифатическое замещениес механизмами реакции S N 1 , S N 2 и S N i
нуклеофильное ароматическое замещение
нуклеофильное ацильное замещение
электрофильное замещение
электрофильное ароматическое замещение
радикальное замещение
Органические окислительно-восстановительные реакциипредставляют собой окислительно-восстановительные реакции, характерные для органических соединений и очень распространенные.
Реакции перегруппировки1,2-перегруппировки
перициклические реакции
метатезис

В реакциях конденсации небольшая молекула, обычно вода, отщепляется, когда два реагента соединяются в химической реакции. Противоположная реакция, когда в реакции расходуется вода, называется гидролизом . Многие реакции полимеризации происходят из органических реакций. Они разделены на аддитивные полимеризации и полимеризации шага роста .

В общем, ступенчатое развитие механизмов реакции можно представить с помощью техники нажатия стрелки , в которой изогнутые стрелки используются для отслеживания движения электронов по мере перехода исходных материалов к промежуточным соединениям и продуктам.

По функциональным группам [ править ]

Органические реакции можно разделить на категории в зависимости от типа функциональной группы, участвующей в реакции в качестве реагента, и функциональной группы, которая образуется в результате этой реакции. Например, в перегруппировке Фриза реагентом является сложный эфир, а продуктом реакции спирт .

Обзор функциональных групп с их приготовлением и реакционной способностью представлен ниже:

Функциональная группаПодготовкаРеакции
Кислотный ангидридподготовкареакции
Ацилгалогенидыподготовкареакции
Ацилоиныподготовкареакции
Спиртыподготовкареакции
Альдегидыподготовкареакции
Алканыподготовкареакции
Алкенесподготовкареакции
Алкилгалогенидыподготовкареакции
Алкилнитритыподготовкареакции
Алкиныподготовкареакции
Амидыподготовкареакции
Оксид аминаподготовкареакции
Аминыподготовкареакции
Соединения аренаподготовкареакции
Азидыподготовкареакции
Азиридиныподготовкареакции
Карбоновые кислотыподготовкареакции
Циклопропаныподготовкареакции
Диазосоединенияподготовкареакции
Диолыподготовкареакции
Сложные эфирыподготовкареакции
Эфирыподготовкареакции
Эпоксидподготовкареакции
Галокетоныподготовкареакции
Iminesподготовкареакции
Изоцианатыподготовкареакции
Кетоныподготовкареакции
Лактамыподготовкареакции
Лактоныподготовкареакции
Нитрилыподготовкареакции
Нитросоединенияподготовкареакции
Фенолыподготовкареакции
Тиолыподготовкареакции

Другая классификация [ править ]

В гетероциклической химии органические реакции классифицируются по типу образованного гетероцикла в зависимости от размера кольца и типа гетероатома. См., Например, химию индолов . Реакции также классифицируются по изменению углеродного каркаса. Примеры могут служить расширение кольца и кольцо сжатие , омологация реакцию , реакцию полимеризации , вставка реакцию , реакции с раскрытием кольца и кольцевые закрывающими реакции .

Органические реакции также можно классифицировать по типу связи с углеродом по отношению к задействованному элементу. Больше реакций найдено в химии кремнийорганических соединений , химии сероорганических соединений , химии фосфорорганических соединений и химии фторорганических соединений . С введением связей углерод-металл эта область переходит к металлоорганической химии .

См. Также [ править ]

  • Список органических реакций
  • Другие химические реакции: неорганические реакции , метаболизм , металлоорганические реакции , реакции полимеризации .
  • Важные публикации по органической химии

Ссылки [ править ]

  1. ^ Стратегическое применение названных реакций в органическом синтезе Ласло Курти, Barbara Czako Academic Press (4 марта 2005 г. ) ISBN  0-12-429785-4
  2. ^ Дж. Клейден, Н. Гривс и С. Уоррен "Органическая химия" (Oxford University Press, 2012)
  3. ^ Роберт Т. Моррисон, Роберт Н. Бойд и Роберт К. Бойд, Органическая химия, 6-е издание, Бенджамин Каммингс, 1992
  4. ^ Анализ реакций, используемых для приготовления молекул-кандидатов в наркотики Джон С. Кэри, Дэвид Лаффан, Колин Томсон и Майк Т. Уильямс Org. Biomol. Chem,. 2006 , 4, 2337-2347, DOI : 10.1039 / b602413k
  5. ^ Является ли эта реакция замещением, окислением – восстановлением или переносом? / Н.С.Имянитов. J. Chem. Educ. 1993 , 70 (1), 14–16.
  6. Перейти ↑ March, Jerry (1992), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (4 ed.), New York: Wiley, ISBN 0-471-60180-2 

Внешние ссылки [ править ]

  • Органические реакции @ Synarchive.com
  • Карточки органической реакции от OSU
  • список названных реакций от UConn
  • органические реакции
  • Study-Organic-Chemistry.com