Phản ứng thế – Wikipedia tiếng Việt

Phản ứng thế trong hóa học được hiểu theo hóa vô cơ và hóa hữu cơ hơi khác nhau một chút.

Trong hóa vô cơ, nó là phản ứng hóa học, trong đó một nguyên tố có độ hoạt động hóa học mạnh ( ở những điều kiện kèm theo đơn cử về nhiệt độ, áp suất ) sẽ thay thế sửa chữa cho nguyên tố có độ hoạt động hóa học yếu hơn trong hợp chất của nguyên tố này, theo phản ứng sau :

A + BX -> AX + B

Trong hóa hữu cơ, phản ứng thế là phản ứng hóa học, trong đó một nhóm của một hợp chất được thay bằng một nhóm khác.

Hóa hữu cơ[sửa|sửa mã nguồn]

Trong hóa hữu cơ và hóa vô cơ, phản ứng thế thân hạch, hay còn gọi là phản ứng thế nucleophile, là một loại phản ứng cơ bản trong đó các tác nhân thân hạch (tiếng Anh: nucleophille; ký hiệu Nuc:) liên kết hoặc tấn công các nguyên tử hoặc phân tử có điện tích hay phân cực dương một cách có chọn lọc. Trong quá trình này, tác nhân thân hạch sẽ thế chỗ cho tác nhân thân hạch yếu hơn. Khi tác nhân thân hạch yếu hơn tách ra khỏi một nguyên tử hay phân tử và trở thành nhóm xuất (ký hiệu: LG), nguyên tử hoặc phân tử đó sẽ mang điện tích hoặc phân cực dương sẽ trở thành nhóm electrophile. Nhóm thực thể phân tử bao gồm nhóm electrophile và nhóm xuất thường được gọi chung là chất nền.

Với R-LG là chất nền, dạng tổng quát của loại phản ứng này hoàn toàn có thể được viết như sau :

Nuc: + R-LG → R-Nuc + LG:

Cặp electron (:) từ tác nhân thân hạch tấn công chất nền để tạo nên một liên kết cộng hóa trị mới Nuc-R-LG. Điện tích ban đầu được phục hồi khi nhóm xuất (LG) tách khỏi phân tử mang theo một cặp electron, và sản phẩm chính sẽ là R-Nuc. Trong những phản ứng như thế này, tác nhân thân hạch sẽ mang điện tích trung tính hoặc có phân cực âm, và chất nền thường sẽ trung tính hoặc mang phân cực dương.

Một ví dụ nổi bật của phản ứng thế thân hach là phản ứng thủy phân của ankyl bromide ( ký hiệu : R-Br ) trong điều kiện kèm theo kiềm. Trong phản ứng này, nhóm thân hạch sẽ là gốc kiềm OH − và nhóm xuất sẽ là Br − .R-Br + OH − → R-OH + Br −Các phản ứng thế thân hạch được sử dụng rất thông dụng trong hóa học hữu cơ. Loại phản ứng này hoàn toàn có thể được phân loại dựa vào thành phần tham gia phản ứng. Phản ứng thế thân hạch thường xảy ra ở 1 nguyên tử cacbon của 1 hợp chất no không vòng. Tuy nhiên, trong một số ít trường hợp, phản ứng này hoàn toàn có thể xảy ra ở 1 nguyên tố cacbon của một hợp chất vòng hoặc ở những TT cacbon của một hợp chất không no .

Các phản ứng thế hạch nhân có thể diễn ra theo hai loại cơ chế là: cơ chế phản ứng thế đơn phân (SN1) và cơ chế phản ứng thế lưỡng phân (SN2).

Cơ chế SN1 cần đến 2 bước phản ứng để tạo thành sản phẩm. Ở bước đầu tiên, nhóm xuất sẽ tách khỏi phân tử và giúp hình thành cacbocation C+ tại điểm tách rời. Ở bước thứ hai, tác nhân thân hạch (Nuc:) sẽ tấn công cacbocation và tạo nên liên kết cộng hóa trị sigma. Nếu chất nền là một cacbon bất đối, cơ chế này có thể đảo ngược cấu trúc lập thể hoặc sẽ giữ nguyên cấu trúc như ban đầu của sản phẩm. Sản phẩm bao gồm cả hai cấu trúc lập thể nguyên bản và đảo ngược sẽ được gọi là biến thể raxemic.

Cơ chế SN2 diễn ra chỉ trong 1 bước duy nhất. Trong cơ chế này, tác nhân thân hạch sẽ tấn công vào phân tử cùng thời điểm nhóm xuất tách khỏi phân tử đó. Nếu chất nền trong cơ chế này là một hợp chất bất đối, phản ứng này sẽ đảo ngược cấu trúc lập thể của sản phẩm và điều này được gọi là nghịch đảo Walden.

Cơ chế tiến công SN2 chỉ hoàn toàn có thể xảy ra khi việc tiến công từ phía sau của những tác nhân thân hạch không bị cản trở trong khoảng trống bởi những nhóm thế link với chất nền. Do đó, chính sách này thường diễn ra ở những chất nền có TT cacbon bậc 1 khi mà những TT này chỉ link với 1 nhóm thế cacbon duy nhất. Trong trường hợp chất nền có TT cacbon bậc 3, khi mà nhóm xuất bị che lấp bởi 3 nhóm chất nền cacbon trong khoảng trống và rất khó để tách rời, phản ứng thế sẽ diễn ra theo chính sách SN1 thay vì SN2 bởi cấu trúc này giúp không thay đổi điện tích của tiểu phân cacbocation trung gian và khiến chính sách SN1 hoàn toàn có thể xảy ra thuận tiện hơn .

Phản ứng này thường gặp ở các hydrocarbon no, được ký hiệu là S (từ tiếng Anh substitution nghĩa là thế). Phản ứng thế halogen trong các phân tử ankan xảy ra theo cơ chế thế gốc (cơ chế SR). Đây là một phản ứng dây chuyền. Muốn khơi mào phản ứng, cần phải chiếu sáng hoặc thêm các chất dễ phân huỷ thành gốc tự do hoạt động vào.

Xét quy trình phản ứng giữa metan ( CH4 ) và clo ( Cl2 ), phản ứng xảy ra theo chính sách thế gốc, trải qua 3 quy trình tiến độ : khơi mào, tăng trưởng mạch, tắt mạch .Khơi mào :

Phát triển mạch:

CH4 + Cl’ -> CH3′ + HCl

CH3′ + Cl2 -> CH3Cl + Cl’

Tắt mạch :

Cl’ + Cl’ -> Cl2

CH3′ + Cl’ -> CH-> CH3-CH3

Cơ chế này lý giải sự tạo thành mẫu sản phẩm phụ etan ( CH3-CH3 ) trong quy trình clo hoá metan .

Source: https://laodongdongnai.vn
Category: Hỏi Đáp