CƠ CHẾ PHẢN ỨNG HỮU CƠ

     

Đầu tiên, họ sẽ xem xét đa số gì xảy ra một cách chi tiết. Làm phản ứng này chỉ xẩy ra trong một bước. Để mang lại phản ứng xẩy ra thì tác nhân nucleophin đề nghị tiến mang đến đủ gần hóa học phản ứng để có sự sinh ra liên kết, nhưng dường như thì liên kết cacbon – halogen cũng trở thành bị bẻ gãy. Cả nhì qúa trình này đều cần phải có sự cung ứng năng lượng. Vẻ ngoài của phản ứng với giản đồ năng lượng được diễn đạt như sau.

Bạn đang xem: Cơ chế phản ứng hữu cơ

*

Phản ứng tiếp diễn, năng lượng liên tục tăng lên cho tới khi hình thành links giữa cacbon và tác nhân nucleophin. Năng lượng giải phóng ra đủ để bù lại nút năng lượng cần thiết để bẻ gãy link cacbon – halogen. Ở thời gian hình thành trạng thái chuyển tiếp thì năng lượng đạt cực đại, kia là thời gian mà một nửa liên kết cacbon – halogen bị bẻ gãy và 50% liên kết cacbon – nucleophin được hình thành. Từ bây giờ sẽ bao gồm hai tuyến đường làm giảm tích điện của hệ là quay trở lại chất phản bội ứng hoặc có mặt sản phẩm. Tranh ảnh về trạng thái gửi tiếp chính là chìa khóa để hiểu rõ tính chất của bội phản ứng này.

Mức năng lượng quan trọng để đưa hóa học phản ứng và tác nhân nucleophin mang lại trạng thái chuyển tiếp (transition state) được hotline là tích điện hoạt hóa của bội phản ứng. Phản nghịch ứng xẩy ra càng nhanh khi năng lượng hoạt hóa càng nhỏ.

Bây giờ bọn họ sẽ nghiên cứu và phân tích về kết cấu của trạng thái gửi tiếp:

*

Khi hai đội thế chính gắn vào cacbon bị ảnh hưởng bởi nguyên tử hydro thì lực can hệ giữa nguyên tử hydro cùng nhóm thế nhỏ dại và không cần thiết phải tốn nhiều tích điện để thắng lực này—> tích điện hoạt hóa thấp. Khi rứa H bằng một tổ -CH3 ví dụ điển hình thì tích điện hoạt hóa vẫn tăng lên, bội phản ứng xảy ra chậm hơn. Cũng chính vì vậy thiết bị tự tham gia phản ứng SN2 như sau: metyl > dẫn xuất bậc 1 > dẫn xuất bậc 2 > dẫn xuất bậc 3.

*

Nghiên cứu vớt về trạng thái sự chuyển tiếp giữa của bội nghịch ứng SN2 sẽ cho ta thấy một đặc điểm khác của phản nghịch ứng này. Hãy để ý rằng là tác nhân nucleophin tiến công từ phía sau so với hướng cơ mà nhóm halogen đi ra. .

Kết qủa của qúa trình này là sự việc đổi quay. Nếu bọn họ vẽ công thức 3 chiều thì sẽ dễ ợt thấy được đặc thù này. Ví dụ:

*

Nếu như chất phản ứng có cấu hình R thì thành phầm sẽ có thông số kỹ thuật S cùng ngược lại. Có nghĩa là nếu như chúng ta hiểu được cấu hình của hóa học đầu thì bọn họ sẽ thuận tiện suy ra được thông số kỹ thuật của thành phầm và ngược lại nếu trong một bội phản ứng vậy mà bao gồm sự thay đổi quay thì chính là phản ứng SN2.

Nguyên tử cacbon ở hóa học phản ứng gồm trạng thái lai hóa sp3 với điều này cũng rất được giữ nguyên ở sản phẩm. Ở trạng thái nối tiếp thì ba nhóm nạm đính cùng với C không thâm nhập phản ứng phần đông là phẳng, vấn đề này là vì chưng nguyên tử cacbon bây giờ ở tâm trạng lai hóa sp2. Cũng chính vì vậy ta có thể kết luận rằng phản ứng vắt SN2 chỉ có thể xảy ra làm việc nguyên tử cacbon lai hóa sp3 mà thôi.

Tốc độ của phản nghịch ứng phụ thuộc vào vào nồng độ của chất lúc đầu và thành phầm theo biểu thức: v = k

Ở trạng thái chuyến qua thì links cacbon – halogen bị đứt ra cho nên nếu links này càng dễ đứt thì bội phản ứng càng dễ. Vậy sản phẩm tự tham gia phản ứng SN2 sút theo sản phẩm tự: RI > RBr > RCl > RF

Liên kết C – F thì rất bền nên khó bị bẻ gãy, còn dẫn xuất iot thì rất vận động nên rất khó có thể bảo vệ nó. Cũng chính vì vậy sự lựa chọn tốt nhất là dẫn xuất brom tốt clo.

Cơ chế 2 : làm phản ứng SN1.

SN1 là cơ chế phản ứng thế đối chọi phân tử, có tốc độ phản ứng được biểu diễn bởi biểu thức v = k

Đây là 1 trong những cơ chế nhiều giai đoạn với những tính chất chính như sau.

Bước 1: tiến trình chậm, sẽ xảy ra sự phân cắt dị li để chế tác thành cacbocation. Công đoạn này quyết định tốc độ phản ứng.

Bước 2: Tác nhân nucleophin tiến công nhanh vào cacbocation để hiện ra nên links sigma mới.

Giản đồ gia dụng trạng thái chuyển tiếp của phản ứng bao gồm dạng:

*

Như ta đã biết, cacbocation sinh ra có cấu tạo phẳng nên tác nhân nucleophin có thể tấn công từ phía bên trên hoặc phía bên dưới mặt phẳng cacbocation với xác suất hệt nhau nên nếu hóa học đầu là 1 trong những chất quang đãng hoạt thì thành phầm hình thành đã là vươn lên là thể raxemic

*

Chính vày trong quá trình phản ứng bao gồm sự sản xuất thành cacbocation buộc phải sẽ xảy ra kỹ năng chuyển vị thành cacbocation bền hơn. Điều này họ sẽ xét sau.

Cơ chế 3 : phản nghịch ứng E2

E2: phản nghịch ứng bóc tách lưỡng phân tử, tốc độ phản ứng theo đúng biểu thức v = k. (LG: leaving group: đội đi ra)

Cơ chế của phản ứng được màn biểu diễn như sau:

*

Sau phía trên ta đã xem xét tác động của những yếu tố mang lại phản ứng với hóa lập thể của bội nghịch ứng

1) Ảnh hưởng của group R

Trong phản ứng E2 thì tất cả sự biến hóa về dạng lai hóa của nguyên tử C, từ Csp3 về Csp2. Bởi vì vậy phản bội ứng bóc E2 xảy ra dễ ợt nếu như cacbon bị bóc tách có bậc càng cao. Điều này thì như là với E1.

Xem thêm: 7 Đai Khí Áp Trên Trái Đất, Hệ Thống Các Đai Khí Áp Trên Trái Đất

2) Ảnh hưởng của nhóm đi ra

Liên kết C – LG bị bẻ gãy trong các bước phản ứng, cũng chính vì vậy nhóm rời khỏi càng giỏi thì vận tốc phản ứng càng tăng. Tuy nhiên nếu nhóm rứa qúa thuận tiện đi ra thì làm phản ứng sẽ xảy ra theo lý lẽ E1.

3) Ảnh tận hưởng của bazơ

Do trong biểu thức vận tốc phản ứng gồm sự xuất hiện nồng độ bazơ cần độ mạnh của bazơ là rất đặc biệt quan trọng trong làm phản ứng E2. Không hề ít các bazơ táo bạo tham gia phản nghịch ứng E2.

4) Hóa lập thể

Phản ứng E2 xảy ra dễ dàng khi nguyên tử H với nhóm đi ra là ở chỗ đối anti trong cấu dạng Newman. Điều này sẽ tạo cho liên kết 1-1 bị đứt ra không còn sức thuận lợi để có mặt nên links pi

*

Phản ứng E2 xẩy ra khi

– mật độ bazơ dũng mạnh lớn

– Nhóm ra đi khó

– Sự cắt đứt links R – LG ko dẫn tới sự hình thành cacbocation bền (E1)

Cơ chế 4 : làm phản ứng E1

E1: làm phản ứng tách đơn phân tử, tốc độ phản ứng tuân thủ theo đúng biểu thức v = k. (LG: leaving group: team đi ra)

Cơ chế của phản ứng được màn trình diễn như sau:

*

*

Sau trên đây ta sẽ xem xét ảnh hưởng của những yếu tố đến phản ứng và hóa lập thể của phản ứng

1) Ảnh hưởng của tập thể nhóm R

Trong bội phản ứng E1 thì tốc độ phản ứng được quyết định ở giai đoạn 1, đó đó là giai đoạn đào thải nhóm đi ra để ra đời cacbocation. Cũng chính vì vậy cacbocation càng bền thì tốc độ phản ứng càng lớn.

Do tất cả sự ra đời cacbocation ngơi nghỉ trạng thái đưa tiếp vì thế trong bội phản ứng luôn luôn kèm theo sự gửi vị (ví dụ: chuyển vị 1,2 – hydrua hay 1,2 – ankyl) để hình thành phải cacbocation bền bỉ hơn

2) Ảnh hưởng của group đi ra

Trong phản bội ứng E1 thì việc bóc tách nhóm đi ra là ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, vì vậy nhóm đi ra càng tốt thì phản nghịch ứng xẩy ra theo hiệ tượng E1 càng dễ dàng dàng.

3) Ảnh hưởng của bazơ

Bazơ không đóng góp một vai trò quan trọng đặc biệt trong phản nghịch ứng E1 bởi nó không hề tham gia vào biểu thức tốc độ phản ứng. Tuy vậy nếu bazơ càng dạn dĩ thì phản bội ứng xảy ra theo E2 càng dễ.

4) Hóa lập thể

Phản ứng E1 xảy ra theo hương ưu tiên tạo thành thành anken bền hơn, đó chính là anken các lần vắt hơn cùng đồng phân trans được ưu tiên sản xuất thành hơn đồng phân cis.

Phản ứng E1 xảy ra khi

– Bazơ được áp dụng là bazơ yếu

– Nhóm đi ra dễ

– Cacbocation hình thành bắt buộc bền vững.

Một số sự việc về chế độ phản ứng Hóa lập thể động.

1) bội nghịch ứng SN2.

Ở phía trên như ta đã biết trong bội phản ứng SN2 luôn có sự tấn công sau của tập thể nhóm thế, tạo nên thành sản phẩm có cấu hình ngược với cấu hình chất ban đầu. Nếu chất đầu có thông số kỹ thuật R thì ngược lại thành phầm phải có cấu hình là S.

*

2) phản nghịch ứng SN1

Như sẽ biết làm phản ứng này đi qua trung gian cacbocation phẳng đề nghị tác nhân nucleophin có thể tấn công vào cả nhị phía của tập thể nhóm thế tạo tất cả hổn hợp raxemic, mặc dù điều đó chưa hẳn đúng. Trong tương đối nhiều trường hợp fan ta thu đựơc các sản phẩm quay cấu hình trong SN1. Tại sao vì trong quy trình tạo thành ion thì ion âm chưa đi ra xa hẳn cacbocation bắt buộc chắn mất một phía tấn công, chính vì vậy sản phẩm trong vô số trường hợp là tảo cấu hình.

*

3) bội phản ứng SNi

Trong phản bội ứng cố gắng nucleophin các loại này thì thường sản phẩm thu được là giữ nguyên cấu hình do sự tấn công cùng ở một phía với team đi ra. Hiện chính sách chuyển vòng đã bị bác quăng quật bởi nhiều vì sao khác nhau, hiệ tượng được đồng ý rộng rãi bây chừ là hiệ tượng đi theo sự sinh sản thành cacbocation như hình dưới

*

Tuy nhiên nếu trong hệ làm phản ứng gồm một tác nhân bazơ như pyridin thì vẫn lại cho sản phẩm nghịch chuyển cấu dường như SN2

4) làm phản ứng SE :

Thường bội nghịch ứng SE hay gặp trong những hệ thơm và ít gây ra tác động về sự thay đổi cấu hình nhưng nó lại làm biến đổi nhiều sự kim chỉ nan nhóm cố trong một vài trường thích hợp vì form size nhóm nỗ lực quá lớn. Ví dụ như áp dụng phản bội ứng Friedel – Crafts vào tert-butylbenzen cho sản phẩm thế đa phần vào vị trí para

Sau khi kết thúc phần bội phản ứng cụ thì hiện nay chúng ta sẽ chuyển hẳn qua phản ứng tách. Có ba cơ chế phản nghịch ứng bóc là E1, E2 với E1cB. Trong các số ấy chỉ có E2 là đáng để ý về khía cạnh lập thể.

Hóa lập thể của cơ chế tách bóc E2.

Xem thêm: Tháng 8 Tháng Của Yêu Thương, Chào Tháng 8, Status, Câu Nói Hay Tháng Tám

Phản ứng tách E2 chỉ xảy ra khi các trung tâm phản ứng ở chỗ anti đối với nhau trong phương pháp chiếu Newman hay công thức chiếu phối cảnh, bởi vì ở trạng thái này thì sự xen che tạo links pi là giỏi nhất. Ví dụ:

*

Trong các hợp hóa học vòng xiclohexan thì sự bóc tách E2 chỉ xảy ra khi những nhóm thế ở đoạn diaxial đối với nhau, bởi vì điều này thỏa mãn nhu cầu điều kiện những trung trung khu phản ứng tại đoạn anti:

*

Ngoài ra người ta đã và đang tìm đựơc một trong những phản ứng bóc syn E2, tuy thế ít được nghiên cứu và phân tích do tính ít phổ biến của nó:

*

*

Đối với bội nghịch ứng bóc E1 thì trải qua trung gian là cacbocation, và đa số các làm phản ứng bóc tách theo E1 đa số cho trans-anken bền hơn

Phản ứng E1cB thường xẩy ra với các nhóm rời khỏi khó, và trải qua trung gian cacbanion ví dụ:

*

Lập thể của phản nghịch ứng này cũng giống như E1

Với bội nghịch ứng cùng electrophin vào liên kết bội thì tuỳ từng tác nhân mà có thể quan giáp được các mô hình lập thể khác nhau. Trường hòa hợp hay gặp nhất là những phản ứng cùng trans khi mang lại anken tác dụng với halogen. Những phản ứng này đi qua một cation oni vòng trung gian (chỉ tất cả clo cùng brom mới bao gồm được khả năng này). Những cation oni vòng này đang đựơc thực nghịêm xác nhận bằng NMR, điều đó chứng tỏ tính đúng chuẩn của phương pháp này

*

Sản phẩm của đồng phân trans là đồng phân meso, còn cis là 1 trong những cặp đối quang

Khi triển khai cộng hydro halogenua vào anken fan ta cũng quan sát thấy hướng cùng trong đại phần lớn trường thích hợp là trans. Điều này dẫn đến một ý nghĩ về là qui định sẽ đi sang một ion vòng cầu hidrogenoni trung gian gây cản trở lập thể. Thực tiễn điều này tuy được chấp nhận, mà lại số bằng xác nhận nghiệm hiện nay vẫn chưa nhiều:

Ngoài ra tín đồ ta cũng quan liền kề được bội nghịch ứng cộng cis vào anken, thuộc một số loại này là qui định oxy hóa anken bởi vì OsO4, vì KMnO4 và phản ứng cùng B2H6 vào anken

*

*

Đặc biệt là chế độ phản ứng cùng hydro vào anken là một quy trình cộng cis:

Đây là phương pháp cộng hydro vào anken cùng với xúc tác Wilkinson

*

Đây là qui định cộng hydro cùng anken với xúc tác dung nạp (Ni, Pt…)

*

Về phản ứng cộng AN sẽ reviews đôi chút về quy tăc Cram, là phương pháp hay gặp gỡ trong chương trình phổ thông, tiếp đến sẽ mở ra một mô hình tân tiến hơn là quy mô Felkin – Anh

Quy tắc Cram mang lại phản ứng cùng nucleophin vào hợp hóa học cacbonyl rất có thể được minh họa như sau:

Và hoàn toàn có thể được phát biểu dưới dạng: “Tác nhân nucleophin sẽ tấn công vào hướng ít bị chắn lập thể nhất để tạo thành phầm chính” (hướng giữa team thế lớn nhất và nhỏ nhắn nhất, tuyệt hướng đê mê trên hình vẽ)

Hiện quy lý lẽ này chỉ với đúng với phản bội ứng cùng hợp chất cơ magie (RMgBr) vào hợp chất cacbonyl.