Студент бакалавриата
  1. Общая химия  1.1. Введение в Химию  1.2. Структура атома  1.2.1. Субатомные частицы  1.2.2. Атомная модель  1.2.3. Квантовые числа  1.2.4. Электронная конфигурация  1.2.5. Периодические тенденции  1.2.6. Изотопы и их применения  1.3. Химическая связь  1.3.1. Ионная связь  1.3.2. Ковалентные связи  1.3.3. Металлическая связь  1.3.4. Гибридизация  1.3.5. Молекулярная геометрия и теория ВЕСЗР  1.3.6. Полярность связи и дипольный момент  1.4. Стехиометрия  1.4.1. Понятие моль  1.4.2. Эмпирическая и молекулярная формула  1.4.3. Ограничивающий реагент и избыток реагента  1.4.4. Процентный выход и чистота  1.4.5. Расчет разведения  1.5. Состояния вещества  1.5.1. Газовые законы  1.5.2. Материя и межмолекулярные силы  1.5.3. Твёрдые тела и кристаллические структуры  1.5.4. Диаграмма фаз  1.5.5. Плазма и сверхкритическая жидкость  1.6. Химические реакции  1.6.1. Типы химических реакций  1.6.2. Балансировка химических уравнений  1.6.3. Термохимические реакции  1.6.4. Энергетические профили реакций  1.7. Растворы и смеси  1.7.1. Единицы измерения концентрации  1.7.2. Свойства синдрома  1.7.3. Растворимость и правила растворимости  1.7.4. Закон Генри и Закон Рауля  1.7.5. Partition coefficient  1.8. Химическое равновесие  1.8.1. Закон действия масс  1.8.2. Принцип Ле Шателье  1.8.3. Реакционный коэффициент  1.8.4. Чтобы воспользоваться этим онлайн-калькулятором для расчета константы равновесия, введите константу равновесия (Eq.) и нажмите кнопку расчета. Вот как можно объяснить расчет константы равновесия с заданными входными значениями -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Кислотно-щелочной баланс  1.9. Кислоты и основания  1.9.1. Определения Аррениуса, Брёнстеда–Лоури и Льюиса  1.9.2. pH и pOH  1.9.3. Титрование кислоты и основания  1.9.4. Буферный раствор  1.9.5. Кислотно-основной индикатор  1.9.6. Полипротные кислоты и основания  1.10. Электрохимия  1.10.1. Окислительно-восстановительные реакции  1.10.2. Гальванические и Электролитические Элементы  1.10.3. Уравнение Нернста  1.10.4. Электролиз  1.10.5. Законы электролиза Фарадея  1.11. Термодинамика  1.11.1. Законы термодинамики  1.11.2. Enthalpy, entropy and Gibbs free energy  1.11.3. Спонтанность реакций  1.11.4. Термодинамические циклы (закон Гесса, цикл Карно)  1.12. Кинетика  1.12.1. Закон скорости и порядок реакции  1.12.2. Энергия активации и катализаторы  1.12.3. Collision theory  1.12.4. Механизм реакции  1.12.5. Теория переходного состояния
  2. Органическая химия  2.1. Структура и взаимосвязь  2.1.1. Гибридизация в углеродных соединениях  2.1.2. Резонанс и ароматизация  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Индуктивные и мезомерные эффекты  2.2. Углеводороды  2.2.1. Углеводороды  2.2.2. Алкены  2.2.3. Алкины  2.2.4. Ароматические соединения  2.2.5. Циклоалканы и Конформация  2.3. Функциональная группа  2.3.1. Алкоголи и фенолы  2.3.2. Эфиры и эпоксиды  2.3.3. Альдегиды и кетоны  2.3.4. Карбоновые кислоты и их производные  2.3.5. Aмин  2.3.6. Сложные эфиры и амиды  2.3.7. Тиолы и сульфиды  2.4. Стереохимия  2.4.1. Изомерия в стереохимии  2.4.2. Хиральность и оптическая активность  2.4.3. Структурный анализ  2.4.4. Диастереомеры и энантиомеры  2.5.1. Реакции замещения  2.5.2. Реакции элиминирования  2.5.3. Реакции присоединения  2.5.4. Радикальные реакции  2.5.5. Реакции перегруппировки  2.5.6. Перицветные реакции  2.6. Спектроскопия и структурный анализ  2.6.1. Инфракрасная спектроскопия  2.6.2. Ядерный магнитный резонанс  2.6.3. Масс-спектрометрия  2.6.4. УФ-видимая спектроскопия  2.6.5. Рентгеновская кристаллография  2.7. Химия полимеров  2.7.1. Полимеры добавления и конденсации  2.7.2. Механизм полимеризации  2.7.3. Биоразлагаемый полимер  2.7.4. Проводящие и умные полимеры
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Лиганды и координационные соединения  3.1.2. Теория кристаллического поля  3.1.3. Теория молекулярных орбиталей в координационных соединениях  3.1.4. Искажение Яна–Тейлора  3.2. Main Group Chemistry  3.2.1. Щелочные и щелочноземельные металлы  3.2.2. Галогены и благородные газы  3.2.3. Переходные металлы и их комплексы  3.2.4. Лантаниды и актиниды  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Кристаллические решетки и элементарные ячейки  3.3.2. Дефекты в твердых телах  3.3.3. Электрические и магнитные свойства  3.3.4. Сверхпроводимость  3.4. Биоорганическая химия  3.4.1. Ионы металлов в биологии  3.4.2. Энзиматические реакции с металлами  3.4.3. Отравление металлами и детоксикация  3.4.4. Металлопротеины и Металлоэнзимы
  4. Физическая химия  4.1. Квантовая химия  4.1.1. Дуализм волны и частицы  4.1.2. Уравнение Шрёдингера  4.1.3. Квантовые числа и орбитали  4.1.4. Атомная и молекулярная спектроскопия  4.2. Statistical mechanics  4.2.1. Распределение Максвелла-Больцмана  4.2.2. Функции разложения  4.2.3. Статистика Бозе–Эйнштейна и Ферми–Дирака  4.3. Химическая термодинамика  4.3.1. Энергия Гиббса  4.3.2. Фазовый переход  4.3.3. Термодинамическая эффективность  4.4. Поверхностная химия  4.4.1. Абсорбция и катализ  4.4.2. Коллоиды и эмульсии
  5. Аналитическая химия  5.1. Classical methods  5.1.1. Гравиметрический анализ  5.1.2. титриметр  5.2. Инструментальные методы  5.2.1. Хроматография  5.2.2. Спектроскопия  5.2.3. Электроанализаторные методы  5.2.4. Рентгеновская дифракция
  6. Промышленная химия  6.1. Нефтехимия  6.2. Принципы химической инженерии  6.3. Зеленая химия  6.4. Фармацевтика и синтез лекарств
  7. Биохимия  7.1. Углеводы  7.2. Белки и ферменты  7.3. Липиды и мембраны  7.4. Нуклеиновые кислоты  7.5. Метаболизм и биоэнергетика  7.6. Кинетика и механизм ферментов

Студент бакалавриата → Органическая химия ↓


Реакции элиминирования


Реакция элиминирования – это тип органической реакции, в которой из молекулы удаляются два атома или группы, образуя новую кратную связь или кольцевую систему. Этот процесс обычно приводит к образованию алкена или алкина из алкилгалогенида или спирта. Реакции элиминирования являются основополагающими в органической химии и классифицируются на разные типы, такие как E1, E2 и E1cB механизмы. В этом документе мы изучим эти механизмы, их основные принципы и приведем визуальные и текстовые примеры для улучшения понимания.

Типы реакций элиминирования

Реакции элиминирования могут быть в основном классифицированы на следующие типы, в зависимости от их механизма:

  • E1 (мономолекулярное элиминирование)
  • E2 (бимолекулярное элиминирование)
  • E1cB (элиминирование с участием мономолекулярного сопряженного основания)

Механизм E1

Механизм E1 – это двухступенчатый процесс, в котором элиминирование происходит через образование карбокатионного промежуточного продукта. Шаги следующие:

  1. Образование карбокатиона за счет ухода уходящей группы.
  2. Образование двойной связи за счет удаления протона (H+), обычно с помощью основания.

Специфические характеристики:

  • Происходит с субстратами, которые могут образовывать стабильные карбокатионы (например, третичные галоалканы).
  • Предпочтительно в полярных протонных растворителях, которые могут стабилизировать карбокатион.
  • Cкорость реакции зависит от концентрации субстрата.

Пример реакции E1:

Рассмотрим дегидратацию трет-бутилового спирта для образования изобутилена:

        (CH₃)₃C-OH → (CH₃)₂C=CH₂ + H₂O
(CH₃)₃C-OH (CH₃)₂C=CH₂ + H₂O

Механизм E2

Механизм E2 – это одноступенчатая, скоординированная реакция, в которой протон удаляется, и уходящая группа также удаляется одновременно. Этот механизм характеризуется:

  • Осуществляется при участии сильных оснований, способных быстро отдавать или поглощать протоны.
  • Как правило, включает первичные или вторичные галоалканы.
  • Cкорость реакции зависит как от субстрата, так и от основания.

Специфические характеристики:

  • Требуется хорошая уходящая группа (галоид, такой как Cl-, Br-, I-).
  • Занимает место в антиперипланарной геометрии для оптимального перекрывания орбиталей.

Пример реакции E2:

Рассмотрим дегидрогалогенирование 2-бром-2-метилпропана с использованием сильного основания, такого как калия трет-бутоксид:

        (CH₃)₃CBr + KOtBu → (CH₃)₂C=CH₂ + KBr + tBuOH
(CH₃)₃CBr + KOtBu (CH₃)₂C=CH₂ + KBr + tBuOH

Механизм E1cB

Механизм E1cB включает промежуточный карбанион. Это двухступенчатый процесс, где:

  1. Основание поглощает протон, образуя карбанион.
  2. Затем карбанионный остаток выбрасывает группу, образуя алкен.

Специфические характеристики:

  • Это происходит, когда группа, которую необходимо оставить, является плохой (не галогенид), например гидроксид.
  • Часто наблюдается в соединениях, содержащих электроноакцепторные группы, такие как карбонил.
  • Cкорость реакции зависит от стабильности карбаниона.

Пример реакции E1cB:

Рассмотрим основанную на щелочи элиминацию β-гидроксикарбонильных соединений:

        R-CH(OH)-CH₂-COR' → R-CH=CH-COR' + H₂O
R-CH(OH)-CH₂-COR' R-CH=CH-COR' + H₂O

Факторы, влияющие на реакции элиминирования

Несколько факторов могут повлиять на порядок и результат реакций элиминирования:

1. Структура субстрата

Склонность к прохождению реакций E1 или E2 сильно зависит от структуры субстрата:

  • Третичные субстраты способствуют механизму E1 из-за более легкого образования карбокатиона.
  • Первичные субстраты способствуют механизму E2, поскольку карбокатион будет дестабилизирован.
  • Статическое затруднение способствует элиминированию над заменой.

2. Сила основания

Реакции элиминирования сильно зависят от силы и природы основания:

  • Сильные основания способствуют механизму E2, ускоряя одноступенчатый скоординированный процесс.
  • Слабые основания могут способствовать механизму E1, так как они приведут к формированию карбокатиона.

3. Уходящая группа

Хорошие уходящие группы способствуют обеим механизмам E1 и E2, поскольку они легко оставляют, позволяя достигнуть переходного состояния:

  • Галогениды, такие как бромид и хлорид, являются отличными остаточными группами.
  • Плохие уходящие группы замедляют реакцию и могут непредсказуемо изменить механизм.

4. Влияние растворителя

Тип растворителя может стабилизировать промежуточные продукты или переходные состояния и способствовать одному механизму больше, чем другому:

  • Полярные протонные растворители способствуют механизму E1, стабилизируя карбокатион.
  • Апротонные растворители предпочитают механизм E2, потому что они не стабилизируют промежуточный продукт, а вместо этого помогают сделать основание растворимым.

Применение реакций элиминирования

Реакции элиминирования играют важную роль в органическом синтезе, помогая химикам создавать ненасыщенные молекулы, которые служат ключевыми промежуточными продуктами и конечными продуктами:

  • Синтез алкенов и алкинов, которые важны для построения более сложных молекулярных структур.
  • Способствуют реакциям в фармацевтической, полимерной и материаловедческой применениях.
  • Понимание этих реакций помогает разрабатывать избирательные маршруты для построения сложных молекул.

Заключительные замечания

Реакции элиминирования являются многоцелевыми, формируя основу механизмов органических реакций. Изменяя такие факторы, как структура субстрата, сила основания или условия реакции, химики могут манипулировать этими реакциями для достижения желаемых результатов. Независимо от того, создаются ли промышленно важные полимеры или ведется сложный синтез лекарственных препаратов, понимание реакций элиминирования позволяет химикам проводить эти преобразования с точностью и креативностью.


Студент бакалавриата → 2.5.2


U
username
0%
завершено в Студент бакалавриата

← Предыдущий (2.5.1)
Реакции замещения
Следующий (2.5.3) →
Реакции присоединения

Комментарии 



Реакции элиминирования

https://www.chemistryelite.com/ug/2.5.2?ceal=ru