Реакции замещения ( англ.   substitution reaction ) ? химические реакции , в которых одни функциональные группы , входящие в состав химического соединения , меняются на другие группы. Реакции замещения обозначают английской буквой ≪S≫ .

Общий вид реакций замещения:

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y\!\!-\!\!Z}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X\!\!-\!\!Z}}}$

Обычно, один из реагентов, в котором происходит замещение ( ≪R-X≫ ), называют субстратом , а другой ( ≪Y-Z≫ ) ? атакующим реагентом . Группа ≪X≫ называется уходящей , а группа ≪Y≫  ? вступающей ^[1] .

Примером реакции замещения может служить фотолитическое хлорирование метана :

В зависимости от способа расщепления связи, реакции замещения делятся на гомолитические (радикальные) и гетеролитические. Последние, в свою очередь, из-за типа атакующего реагента относят к нуклеофильным или электрофильным реакциям ^[2] .

В органической химии реакции замещения имеют важнейшее значение. Детальное изучение типового механизма реакции позволяет не просто предсказать её результат для конкретных реагентов, но и получить представление о выборе оптимальных температурных условий её протекания, подборе растворителя или возможного катализатора.

Реакции нуклеофильного замещения [ править | править код ]

В реакциях нуклеофильного замещения атакующей частицей является нуклеофил , то есть отрицательно заряженная частица или частица со свободной электронной парой . Уходящая группа носит название нуклеофуг .

Реакции нуклеофильного замещения более характерны для алифатических систем.

Общий вид реакций нуклеофильного замещения:

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y^{-}}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X^{-}}}}$

Реакции нуклеофильного замещения обозначаются ≪S _N ≫ . Обычно, разделяют реакции алифатического ( S _N ) и ароматического ( S _N Ar ) нуклеофильного замещения.

Наиболее распространено два типа механизмов реакций нуклеофильного замещения ^[3] :

• S _N 1  ? мономолекулярное нуклеофильное замещение: двухстадийный процесс ? на первой (медленной) стадии образуется промежуточный карбкатион , который на второй (быстрой) стадии реагирует с нуклеофилом.
• S _N 2  ? бимолекулярное нуклеофильное замещение: одностадийный процесс без образования интермедиата .

Примером реакции нуклеофильного замещения может служить гидролиз алкилгалогенидов:

${\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{5}\!\!-\!\!Br+OH^{-}}}\rightarrow {\mathsf {C_{2}H_{5}\!\!-\!\!OH+Br^{-}}}}$

Наиболее распространенные нуклеофильные группы ^[4] :

${\displaystyle {\mathsf {HO^{-},RO^{-},RCOO^{-},NH_{2}^{-},RNH^{-},R_{2}N^{-},HS^{-},RS^{-},F^{-},Cl^{-},Br^{-},I^{-}.}}}$

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}O,\ NH_{3},\ R_{3}N,\ R_{2}S,\ R_{3}P,\ ROH,\ RCOOH.}}}$

Реакции электрофильного замещения [ править | править код ]

В реакциях электрофильного замещения атакующей частицей является электрофил , то есть положительно заряженная частица или частица с дефицитом электронов. Уходящая частица носит название электрофуг .

Реакции электрофильного замещения более характерны для ароматических систем.

Общий вид реакций электрофильного замещения:

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y^{+}}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X^{+}}}}$

Реакции электрофильного замещения обозначаются ≪S _E ≫ .

Для ароматических систем существует только один (основной) механизм электрофильного замещения S _E Ar , который включает в себя образование промежуточного положительно заряженного интермедиата, у которого на второй стадии отщепляется уходящая группа ^[3] .

У алифатических соединений встречаются как механизмы S _E 1 , так и S _E 2 , аналогичные механизмам S _N 1 и S _N 2 .

Пример реакции электрофильного замещения:

Наиболее распространенные электрофильные группы:

${\displaystyle {\mathsf {H^{+},RCO^{+},R^{+},RN_{2}^{+},R_{2}NH^{+},NO_{2}^{+},Li^{+},Cl^{+},Br^{+},I^{+}.}}}$

Реакции радикального замещения [ править | править код ]

В реакциях радикального замещения атакующей частицей являются свободные радикалы .

Общий вид реакций радикального замещения:

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y}}\cdot \rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X}}\cdot }$

Реакции радикального замещения обозначаются ≪S _R ≫ .

Примером реакции радикального замещения может служить приведенная выше реакция хлорирования метана.

Примечания [ править | править код ]

Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных ссылок www.xumuk.ru/encyklopedia/1559.html