Введение
Химическая реакция, в которой одна функциональная группа в соединении заменяется другой. Реакция замещения (также известная как реакция однократного замещения) – это химическая реакция, в ходе которой одна функциональная группа в химическом соединении замещается другой функциональной группой. Реакции замещения имеют первостепенное значение в органической химии. В органической химии реакции замещения классифицируются как электрофильные или нуклеофильные в зависимости от используемого реагента, от того, является ли реакционноспособный промежуточный продукт карбокатионом, карбанионом или свободным радикалом, а также от того, является ли субстрат алифатическим или ароматическим. Глубокое понимание типа реакции помогает предсказать результат реакции. Оно также полезно для оптимизации реакции с учетом таких переменных, как температура и выбор растворителя. Хорошим примером реакции замещения является галогенирование. При облучении газа хлора (Cl2) некоторые молекулы расщепляются на два атома хлора (Cl•), свободные электроны которых обладают высокой нуклеофильностью. Один из них разрывает ковалентную связь C–H в CH4 и присоединяет атом водорода, образуя электронейтральный HCl. Другой радикал восстанавливает ковалентную связь с CH3•, образуя CH3Cl (метилхлорид). Хлорирование метана хлором.
A substitution reaction (also known as single displacement reaction or single substitution reaction) is a chemical reaction during which one functional group in a chemical compound is replaced by another functional group. Substitution reactions are of prime importance in organic chemistry. Substitution reactions in organic chemistry are classified either as electrophilic or nucleophilic depending upon the reagent involved, whether a reactive intermediate involved in the reaction is a carbocation, a carbanion or a free radical, and whether the substrate is aliphatic or aromatic. Detailed understanding of a reaction type helps to predict the product outcome in a reaction. It also is helpful for optimizing a reaction with regard to variables such as temperature and choice of solvent. A good example of a substitution reaction is halogenation. When chlorine gas (Cl2) is irradiated, some of the molecules are split into two chlorine radicals (Cl•), whose free electrons are strongly nucleophilic. One of them breaks a C–H covalent bond in CH4 and grabs the hydrogen atom to form the electrically neutral HCl. The other radical reforms a covalent bond with the CH3• to form CH3Cl (methyl chloride). chlorination of methane by chlorine
Нуклеофильная замещение
В органической (и неорганической) химии нуклеофильное замещение – фундаментальный класс реакций, в котором нуклеофил избирательно образует связь или атакует положительный или частично положительный заряд на атоме или группе атомов. При этом он вытесняет более слабый нуклеофил, который становится уходящей группой, а оставшийся положительный или частично положительный атом превращается в электрофил. Вся молекулярная структура, частью которой являются электрофил и уходящая группа, обычно называется субстратом. Механизм SN1 состоит из двух стадий. На первой стадии уходящая группа отщепляется, образуя карбокатион (C+). На второй стадии нуклеофильный реагент (Nuc:) присоединяется к карбокатиону, формируя ковалентную сигма-связь. Если субстрат содержит хиральный атом углерода, этот механизм может приводить либо к инверсии конфигурации, либо к её сохранению. Как правило, оба процесса происходят без предпочтения, что приводит к рацемизации. Стабильность карбокатиона (C+) зависит от количества углеродных атомов, связанных с ним. В результате реакции SN1 обычно протекают на атомах, связанных как минимум с двумя углеродами.
Замещенные соединения
Замещенные соединения — это соединения, в которых один или несколько атомов водорода заменены на другие группы, такие как алкильные, гидроксильные или галогенные. Дополнительную информацию можно найти на странице, посвященной замещенным соединениям.