5: Введення в органічні реакції з використанням вільних радикальних галогенацій алканів
- Page ID
- 23367
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Цілі навчання
Прочитавши главу і виконавши ВСІ вправи і домашні завдання, учень може мати можливість:
- розпізнавати та розрізняти чотири основні типи органічних реакцій (додавання, елімінації, заміни та перестановки) - зверніться до розділу 5.1
- точно і точно використовувати позначення механізму реакції та символи, включаючи вигнуті стрілки, щоб показати потік електронів - див. Розділ 5.2
- визначити нуклеофіли і електрофіли в полярних реакціях - зверніться до розділу 5.3
- виконати розрахунки за допомогою рівняння\(ΔGº = –RT \ln K = –2.303 RT \log_{10} K \) і пояснити взаємозв'язок між рівновагою і вільною енергією - див.
- обчислити ентальпії реакції з енергій дисоціації зв'язку - див. Розділ 5.5
- намалюйте діаграми енергії реакції з термодинамічних та кінетичних даних/інформації - див.
- використовувати діаграму енергії реакції для обговорення перехідних станів, Ea, проміжні продукти & швидкість визначення крок - див. розділ 5.6
- намалюйте перехідні стани та проміжні продукти реакції - див. Розділ 5.6
- описати структуру та відносну стабільність карбокатіонів, вільних радикалів та карбоніонів - див. Розділи 5.7 - 5.9 відповідно
- Поясніть механізм та енергетику вільнорадикальної галогенації алканів - див. Розділ 5.10
- Прогнозувати продукти реакцій хлорування та бромування алканів на основі відносної реактивності та селективності - див. Розділ 5.11
- опишіть схожість і відмінності між реакціями, проведеними в лабораторії, з біохімічними реакціями - дивіться в розділі 5.12
- 5.1: Типи органічних реакцій
- Чотири основні класи органічних реакцій - це доповнення, елімінація, заміщення та перебудова.
- 5.2: Позначення та символи механізму реакції
- Стрілки використовуються хіміками для передачі потоку електронів в механізмах, завершення реакції/рівноваги та резонансних відносин. Важливо використовувати точність при підборі типу стрілки для реакцій і точність при промальовуванні розташування головки стрілки і хвоста для вигнутих стрілок потоку електронів.
- 5.3: Полярні реакції - танець нуклеофіла та електрофілу
- Стерики та електроніка є основними рушійними силами полярних органічних реакцій. Нуклеофіл, багатий електронами (Nu:) реагує з електроном бідним електрофілом через різні шляхи, які можуть бути обмежені та/або впливати на стеричні перешкоди. Ми досліджуємо та вивчаємо шляхи полярної реакції в наступних розділах.
- 5.4: Опис реакції - зміни рівноваги та вільної енергії
- Взаємозв'язок між рівновагою і вільною енергією розглядається кількісно і застосовується до органічних реакцій концептуально.
- 5.5: Гомолітичний розщеплення та енергії дисоціації зв'язків
- Продукти гомолітичного розщеплення є радикалами, а енергія, яка необхідна для гомолітичного розриву зв'язку, називається енергією дисоціації зв'язків (BDE) і є мірою міцності зв'язку.
- 5.6: Енергетичні діаграми реакції та перехідні стани
- Діаграми енергії реакції ефективно і ефективно передають термодинаміку і кінетику хімічних реакцій в єдиній діаграмі. Вони є корисним інструментом у вивченні органічної хімії.
- 5.7: Реактивні проміжні продукти - карбокати
- Карбокатіон - це катіон, в якому вуглець має порожню орбітальну p і несе позитивний заряд, створюючи високореактивний проміжний продукт. Порівняння відносної стабільності проміжних продуктів реакції допомагає з'ясувати механізми реакції та передбачити основні та другорядні продукти.
- 5.8: Реактивні проміжні продукти - радикали
- Радикал (точніше, вільний радикал) - це атом, молекула або іон, який має непарний валентний електрон (наполовину заповнену орбіталь), що створює високореактивний проміжний проміжний продукт.
- 5.9: Реактивні проміжні продукти - карбоніони та вуглецеві кислоти
- Карбаніон - це аніон, в якому вуглець має нерозділену пару електронів і несе негативний заряд, створюючи високореактивний проміжний продукт.
- 5.10: Вільно-радикальна галогенація алканів
- Вільнорадикальна галогенація алканів - це заміщення одного водню на алкан на один галоген з утворенням галоалкана. Ця реакція дуже важлива в органічній хімії, оскільки вона відкриває шлюз для подальших хімічних реакцій. Ми застосуємо концепції реакції, розглянуті в цьому розділі, до цієї реакції, щоб показати, як емпіричні дані підтримують ці теорії.
- 5.11: Реактивність та вибірковість
- В цілому висока реактивність корелює з низькою селективністю і навпаки. Залежно від структури субстрату, умови реакції можуть бути оптимізовані для високої реакційної здатності або високої селективності, а іноді і для обох.
- 5.12: Порівняння біологічних реакцій та лабораторних реакцій
- Біохімічні реакції відбуваються всередині наших рідин організму при типовому рН 7,4 і температурі 98,6C. Наша біохімія спирається на ферменти для каталізації фізіологічних реакцій у цьому вузькому діапазоні умов навколишнього середовища. Синтетичні органічні хіміки можуть створювати екстремальні умови в реакціях колб для каталізації та сприяння хімічним реакціям.
- 5.13: Додаткові вправи
- Цей розділ містить додаткові вправи для ключових цілей навчання цієї глави.
- 5.14: Рішення додаткових вправ
- У цьому розділі є рішення додаткових вправ з попереднього розділу.