ප්රතිස්ථාපන ප්රතික්රියා: විස්තරය, සමීකරණය, උදාහරණ

බොහෝ ආදේශක ප්රතික්රියා ආර්තික යෙදීම් ඇති සංයෝග විවිධාකාර ලබා ගැනීම සඳහා මාර්ගය විවෘත කරයි. රසායනික විද්යාව හා කර්මාන්තයේ අතිමහත් භූමිකාව විද්යුත් චුම්භක හා න්යෂ්ටික භෞතික ආදේශන සඳහා යොදවනු ලැබේ. කාබනික සංස්ලේශනයන්හිදී, මෙම ක්රියාවලියන් ආමන්ත්රණය කළ යුතු අංග ගණනාවක් ඇත.

රසායනික සංසිද්ධි විවිධත්වය. ආදේශන ප්රතික්රියා

රසායනික වෙනස්කම් වලට සම්බන්ධ රසායනික වෙනස්කම්, ලක්ෂණ ගණනාවක් ඇත. අවසාන ප්රතිඵලය, තාප බලපෑම; සමහර ක්රියාවලීන් අවසානය දක්වාම අනෙක් ඒවායේ රසායනික සමතුලිතතාවයක් පවතී. ද්රව්යයේ වෙනස් වීම බොහෝ විට ඔක්සිකරණය වේ. අවසාන ප්රතිඵලය අනුව රසායනික සංසිද්ධීන් වර්ගීකරණය කරන විට ප්රතික්රියක සහ නිෂ්පාදන අතර ගුණාත්මක හා ප්රමාණාත්මක වෙනස්කම් කෙරෙහි අවධානය යොමු කෙරේ. මෙම හේතුන් මත, රසායනික ප්රතිවර්තනයන් වර්ග 7 ක් වෙන් කර හඳුනාගත හැකි අතර, යෝජනා ක්රමය අනුව ආදේශන ක්රියා පටිපාටිය අනුගමනය කරමින්: A-B + C A-C + B. රසායනික සංසිද්ධිවල සමස්ත පංතියක සරල පටිගත කිරීමක් මුලින් ඇති ද්රව්ය අතර ඊනියා "ප්රහාරක "පරමාණුවක්, අයනයක්, ක්රියාකාරී කණ්ඩායමක් ප්රතිස්ථාපනය කරන අංශුවක්. ආදේශ කිරීමේ ප්රතික්රියාව සීමා කිරීම සහ ඇරෝමැටික හයිඩ්රොකාබන සඳහා ලක්ෂණයකි .

ආදේශක ප්රතික්රියා ද්විත්ව හුවමාරුවක සිදුවිය හැක: A-B + C-E A-C + B-E. එක් විශේෂයක් වන්නේ තඹ සල්ෆේට් ද්රාවණයෙන් යකඩ මගින් කොපර්: CuSO ₄ + Fe = FeSO ₄ + Cu. "ප්රහාරක" අංශුවක් ලෙස පරමාණු, අයන හෝ ක්රියාකාරී කාණ්ඩ ලෙස ක්රියා කළ හැක

ආදේශ කිරීමේ ඒකාධිකාරී (රැඩිකල්, SR)

සංයුජ බන්ධන බිඳීමේ රැඩිකල් යාන්ත්රණය යටතේ විවිධ යුගල සඳහා පොදු යුගලය, අණුවෙහි "කොටස්" අතර සමානුපාතික වේ. නිදහස් රැඩිකලුන් පිහිටුවා ඇත. මේවා අස්ථායි අංශු, පසුව ප්රතිවර්තනයන් ප්රතිඵලයක් ලෙස ස්ථායි කිරීමකි. උදාහරණයක් ලෙස, මීතේන් සිට එතේන් ලබා ගැනීමේදී ප්රතිස්ථාපන ප්රතික්රියාවට සහභාගී වන නිදහස් විකිරණ: CH ₄ CH ₃ • + • H; CH ₃ • + • CH ₃ → C2H ₅ ; H • + • H → H2. ඉහත ආදේශක යාන්ත්රණයට අනුව බිඳ දැමීමේ ඒකාධිකාරී බන්ධනය ඇල්කේන වල ලක්ෂණයකි. ප්රතික්රියාව දාම ස්වභාවය ය. මීතේන් හි H පරමාණු අනුක්රමණය ක්ලෝරීන් මගින් ප්රතිස්ථාපනය කළ හැක. ඒ හා සමානව, බ්රෝමීන් සමග ප්රතික්රියාව, නමුත් අයඩීන් සල්ෆේන් හයිඩ්රජන් වෙනුවට හයිඩ්රජන් වෙනුවට ප්රතිස්ථාපනය කිරීමට හැකියාවක් නැත. ෆ්ලෝරීන් ඒවා සමග ප්රබල ලෙස ප්රතික්රියා කරයි.

සන්නිවේදනය කඩාකප්පල් කිරීම

ආදේශක ප්රතික්රියා වලදී ඇති අයනික යාන්ත්රණය යටතේ, ඉලෙක්ට්රෝන අලුතෙන් පිහිටුවන ලද අංශු අතර අසමාන ලෙස බෙදී ඇත. ඉලෙක්ට්රෝනික බන්ධන යුගල මුලුමනින්ම, "සංඝටක" එකට බොහෝ දුරට, සන්නිවේදන හවුල්කරු වෙත, සම්පූර්ණයෙන්ම චලනය වන අණුක ඍණ ඝනත්වය මාරු විය. ආදේශ කිරීමේ ප්රතික්රියා අතරට මෙතිල් ඇල්කොහොල් සෑදීමේදී CH ₃ OH. Bromomethane CH3Br හි අණුක විකිරණය heterolytic, ආරෝපිත අංශු ස්ථායී වේ. මෙතිල් ධනාත්මක ආරෝපණයක් ලබා ගනී අතර බ්රෝමීන් ඍණ: CH ₃ Br → CH ₃ ⁺ + Br ^- ; NaOH → Na ⁺ + OH ^- ; CH ₃ ⁺ + OH ^- → CH ₃ OH; Na ⁺ Br + NaBr.

විද්යුත් පිපිලි සහ නියුක්ලියෝෆිල

ඉලෙක්ට්රෝන නොමැති වූ අංශු හා ඒවා පිළිගත හැකි ඒවා වන "ඉලෙක්ට්රෝෆිල්ය" ලෙස හැඳින්වේ. මේවා අතර හයිඩ්රොකානු වල හයිලෝන් වලට සම්බන්ධ කාබන් පරමාණු අඩංගු වේ. න්යෂ්ටිකූලෝලීවල ඉලෙක්ට්රෝන ඝනත්වය වැඩිවී ඇති අතර, ඒවා සංයුජ බන්ධනයක් සෑදෙන විට ඉලෙක්ට්රෝන යුගලක් "පූජා" කරයි. ප්රතිස්ථාපන ප්රතික්රියා වලදී ඍණ ආරෝපණවලින් පිරි න්යෂ්ටික භෂ්ම ඉලෙක්ට්රෝන හිඟයක් ඇතිවන ඉලෙක්ට්රෝනිප වලින් පහර දෙනු ලැබේ. මෙම ප්රපංචය පරමාණුවක් හෝ වෙනත් අංශුවක් විස්ථාපනය කිරීම සමග සම්බන්ධ වී ඇත. තවත් ආකාරයක ආදේශක ප්රතික්රියාව නම් න්යෂ්ටික භෞතික විද්යාව මගින් ඇති කරන විද්යුත් ස්පර්ශය. සමහර ක්රියාවලියන් දෙකක් අතර වෙනස හඳුනාගැනීම අපහසුය. එක් හෝ තවත් වර්ගයකට ආදේශ කිරීම යොමු කිරීම, අණු යනු උපස්ථරයක් වන අතර එය ප්රතික්රියාවක් වේ. සාමාන්යයෙන් මෙවැනි අවස්ථාවලදී පහත කරුණු සැලකිල්ලට ගනී.

• පිටතට යන කණ්ඩායමේ ස්වභාවය;
• නියුක්ෆොයිලෙහි ප්රතික්රියාශීලතාව;
• ද්රාවණයේ ස්වභාවය;
• ඇලිලී කොටසෙහි ව්යුහය.

ආදේශ කිරීම න්යෂ්ටික භෞතික (SN)

අන්තර්ක්රියා ක්රියාවලියේදී, ධ්රැවීකරණයේ වැඩි වීම කාබනික අණු වල දක්නට ලැබේ. සමීකරණවල දී අර්ධ වශයෙන් ධනාත්මක හෝ සෘණ ආරෝපණයක් ග්රීක හෝඩියේ අකුරෙන් සලකුණු කර ඇත. බන්ධනයෙහි ධ්රැවීකරනය එහි අඛන්ඩතාවය සහ අණු පිළිබඳ "කොටස්" වල හැසිරීම විනිශ්චය කිරීමට හැකි වේ. නිදසුනක් ලෙස iodomethane හි කාබන් පරමාණුව අර්ධීය ධන ආරෝපණයක් ඇත, විද්යුත් විද්යුත් චලන මධ්යස්ථානයකි. එය ඉලෙක්ට්රෝන අතිරික්තයක් ඇති ඔක්සිජන් පිහිටා ඇති ජල ඩිපෝල්හි එම කොටස ආකර්ෂණය කරයි. ඉලෙක්ට්රෝෆිල් න්යෂ්ටික භෞතික ප්රතික්රියක සමඟ අන්තර් ක්රියාකාරී වන විට මෙතනෝල් සෑදෙයි: CH ₃ I + H ₂ O → CH ₃ OH + HI. න්යෂ්ටික විස්ථාපනයේ ප්රතික්රියා සිදු වන්නේ රසායනික බන්ධනයක් සෑදීමට සහභාගී නොවන නිදහස් ඉලෙක්ට්රෝන යුගලක් සහිත ඍණ ආරෝපිත අයනයක් හෝ අණුවක් සමඟිනි. SN ₂ ප්රතික්රියා වලදී අයඩොමිනේනේ සක්රීය දායකත්වය පැහැදිලි කරනුයේ, න්යෂ්ටික ප්රහාරය හා අයඩින් චලනය වීමේ විවෘත භාවයෙනි.

විද්යුත් චුම්භක ආදේශක (SE)

කාබනික අණුවක න්යෂ්ටික භෞතික මධ්යස්ථානයක් තිබිය හැකි අතර ඉලෙක්ට්රෝන ඝනත්වය අතිරික්තයක් ලෙස සලකනු ලැබේ. එය විද්යුත් ක්රියාකාරී ප්රතික්රියාකාරකය සමඟ ඍණ ආරෝපණ නොමැතිව ප්රතික්රියා කරයි. එවැනි අංශු වලට නිදහස් කාක්ෂිකයක් ඇති පරමාණු, අඩු ඉලෙක්ට්රෝන ඝනත්වය සහිත ස්ථාන සහිත අණු. සෝඩියම් ආකෘතියෙහි "හයිඩ්රජන්" හයිඩ්රජන් සමග ජල ද්විධිතය සමඟ ධ්වනිය සමඟ අන්තර් ක්රියාකාරී කාබන් සමග සම්බන්ධ වී ඇති කාබන්: CH ₃ Na + H ₂ O → CH ₄ + NaOH. මෙම විද ත්කාරක ප්රතිස්ථාපන ප්රතික්රියාවේ නිෂ්පාදිතය මීතේන් වේ. Heteroritic ප්රතික්රියා වලදී, කාබනික අණු එකිනෙකට විරුද්ධ ආරෝපිත මධ්යස්ථාන එකිනෙකට සම්බන්ධ වන අතර, අකාබනික ද්රව්යයන්ගේ රසායනයේ දී අයන වලට සමාන බවක් ලබා දේ. කාබනික සංයෝග පරිවර්ථනය ඉතා කලාතුරකින් සැබෑ කැටායන හා ඇනායන සෑදූ බව නොසලකා හැරිය යුතුය.

අණුක සහ අණුක ප්රතික්රියා

න්යෂ්ටික චිකිත්සාව ආදේශ කිරීම මොනෝ මධ්යසාරී (SN1) වේ. මෙම යාන්ත්රණය මගින් කාබනික සංස්ලේෂණයෙහි වැදගත් නිෂ්පාදනයක් වන තර්ට්රියා බියුටයිල් ක්ලෝරයිඩ් ද්රාවණය සිදු වේ. පළමු අදියර මන්දගාමී වේ. එය කාබන් කැටායනය හා ක්ලෝරයිඩ් අයනයන්ගේ ක්රමික විඝටනය සමඟ සම්බන්ධ වේ. දෙවන අදියර වඩා වේගයෙන් ඉදිරියට යනවා, කාබන් අයනයෙහි ප්රතික්රියාව වත්මන් ප්රවාහය. හයිෙඩොක්සි කන්ඩායමක් මගින් ඇල්කනයක හයිෙඩොන්වල ෙවනස් කිරීම සඳහා වූ සමීකරණය සහ ෙපොදු මධ්යසාර සෑදීම: (CH ₃ ) ₃ C-Cl → (CH ₃ ) ₃ C ⁺ + Cl ^- ; (CH ₃ ) ₃ C ⁺⁺ H ₂ O → (CH ₃ ) ₃ C-OH + H ⁺ . ප්රාථමික හා ද්විතියික ඇල්කයිල් හේලයිඩ එක් පියවරක් හයිඩ්රීසිස්කරණය කාබන්ඩයොක්ලයිඩ බැඳුම්කරයේ එකවර විනාශ කිරීම සහ C-OH යුගල සාදනු ලැබේ. මෙය න්යෂ්ටික භක්ෂක අණුක ආදේශන යාන්ත්රණය (SN2) වේ.

ද්විතීයික ආදේශන යාන්ත්රණය

ආදේශ කිරීමේ යාන්ත්රණය ඉලෙක්ට්රෝනයක මාරු කිරීම, අතරමැදි සංකීර්ණ නිර්මාණය කිරීමකි. ප්රතික්රියාව වේගවත් කරයි, වඩාත් පහසු අතරමැදි නිශ්පාදනවල එය ලක්ෂණයකි. බොහෝ අවස්ථාවලදී ක්රියාවලිය විවිධ දිශාවන් ඔස්සේ ඉදිරියට ගමන් කරයි. Advantage සාමාන්යයෙන් ඔවුන්ගේ අධ්යාපනය සඳහා අවම පිරිවැය පිරිවැය සඳහා අවශ්ය වන අංශු භාවිතා කරනු ලබයි. නිදසුනක් ලෙස, ද්විත්ව බන්ධනයක් ඇතිවීම, ඇල්ක්ටීය කැටායනය CH2 = CH-CH2 ⁺ , සින්ක් CH3 ⁺ හා සසඳන විට සම්භාවිතාව වැඩි වේ. මෙම හේතුව නිසා බන්ධනවල ඉලෙක්ට්රෝන ඝනත්වයෙහි ඇති අතර එය අණුව පුරා ව්යාප්ත වන ධන ආරෝපණයට බලපායි.

බෙන්සීන් වෙනුවට ආදේශන ප්රතික්රියා

ඉලෙක්ට්රොෆිලික් ආදේශනය මගින් සංලක්ෂිත කාබනික සංයෝග සමූහයක් වේ. බෙන්සීන් ring - ඉලෙක්ට්රෝෆිලික ප්රහාරයකට පහසු වස්තුවක්. ක්රියාවලිය ආරම්භ වන්නේ දෙවන ප්රතික්රියාකාරකයේ බන්ධන ධ්රැවීකරණය වීමෙනි. ප්රතිඵලයක් වශයෙන්, බෙන්සීන් මුදුවෙහි ඉලෙක්ට්රෝන වලාකාවට යාබදව ඉලෙක්ට්රෝෆිලයක් සෑදීමයි. එහි ප්රතිපලයක් වශයෙන් සංක්රාන්ති සංකීර්ණය දිස්වේ. කාබන් පරමාණු වලින් එකක් සහිත විද්යුත් චුම්භක අංශුවක් සම්පූර්ණ සම්බන්ධතාවක් තවමත් සපයා නොමැත. එය ඉලෙක්ට්රෝන වල "ඇරෝමැටික හය" සඳහා සමස්ත සෘණ ආරෝපණයට ආකර්ශනය වේ. ක්රියාවලියේ තෙවන අදියරෙහි දී ඉලෙක්ට්රෝෆිල් සහ එක් කාබන් ring ring පරමාණුවක පොදු ඉලෙක්ට්රෝන යුගල (බන්ධණ සංයෝජන) බැඳී ඇත. එහෙත් මෙම අවස්ථාවේ දී, "ඇරෝමැටික හය" විනාශ වී ඇති අතර, ස්ථායී ස්ථාවර ශක්ති තත්වයක් ලබා ගැනීමේ දෘෂ්ටි කෝණයෙන් එය ලාභ නොලැබේ. "ප්රෝටෝන විමෝචනය" ලෙස හැඳින්විය හැකි ප්රපංචයකි. H ⁺ හි බිඳී වෙන්වීමක් ඇත, ස්ථීර සන්නිවේදන ක්රමයක් වන අතර, පුනරුත්ථාපනය සඳහා වූ ආකෘතියකි. මෙම අතුරු නිෂ්පාදිතය බෙන්සීන් මුදුව සිට හයිඩ්රජන් කැටායනය සහ දෙවන ප්රතික්රියාකාරකය මගින් ඇනායන අඩංගු වේ.

කාබනික රසායනයේ සිට ප්රතිස්ථාපන ප්රතික්රියා සඳහා උදාහරණ වේ

ඇල්කේන සඳහා ප්රතිස්ථාපන ප්රතික්රියාව සුවිශේෂී වේ. සයික්ලො ඇල්කේන හා අයන් සඳහා ඉලෙක්ට්රෝෆිල් සහ න්යෂ්ටික භෞතික පරිවර්තනයන් සඳහා උදාහරණ විය හැකිය. කාබනික ද්රව්ය අණු වල ඇති සමාන ප්රතික්රියා සාමාන්ය තත්වයන් යටතේ සිදුවන නමුත් බොහෝ විට - උණුසුම හා උත්ප්රේරක ඇති අවස්ථාවන්හිදී. පැතිරුණු හා හොඳින් අධ්යයනය කරන ක්රියාවලි ඇරොමැටික න්යෂ්ටිය තුළ විද්යුත් චක්රයේ ප්රතිස්ථාපනය ඇතුළත් වේ. මෙම වර්ගයේ වඩාත්ම වැදගත් ප්රතික්රියා වන්නේ:

1. H ₂ SO ₄ හි නයිට්රික් අම්ලය සමග බෙන්සීන් නයිට්රජන් ක්රියාපටිපාටිය අනුව C ₆ H ₆ → C ₆ H ₅ -NO ₂ .
2. C ₆ H ₆ + Cl ₂ → C ₆ H ₅ Cl + HCl සමීකරණයට අනුව බෙන්සීන්, විශේෂයෙන්ම ක්ලෝරීනනය කිරීමෙහි කාටලයිට් halogenation.
3. බෙන්සෙන් ඇරෝමැටික සල්ෆනයනය සල්ෆියුරික් අම්ලය සමග "ප්රෝටීන" සමග ප්රවාහනය කරයි.
4. ඇල්කයිලීකරණය යනු ඇල්කයිල් මගින් බෙන්සීන් ring වල සංයුතියෙන් හයිඩ්රජන් පරමාණුව විස්ථාපනය කිරීමයි.
5. ඇසිනය කැටෝන සෑදීමයි.
6. සාදනය - CHO කාණ්ඩය මගින් හයිඩ්රජන් ප්රතිස්ථාපනය කිරීම හා ඇල්ඩීහයිඩ සෑදීම.

ප්රතිස්ථාපන ප්රතික්රියා ඇල්කේන සහ සයික්ලෝල් ඇල්කේනවල ප්රතික්රියාවක් ඇති අතර, හැලජන පවතින C-H බන්ධන වලට පහර දෙයි. අවසානයේ හයිඩ්රොකාබන් සහ සයිකෝපාරාෆින් තුළ එක්, හයිඩ්රජන් පරමාණු දෙකකට හෝ සියළුම හයිඩ්රජන් පරමාණු ආදේශ කිරීමට හේතු විය හැක. විවිධ කාණ්ඩවලට අයත් වඩාත් සංකීර්ණ ද්රව්ය නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා කුඩා අණුක ස්කන්ධයක් සහිත හයිලෝනොලේකන් බොහෝමයක් භාවිතා කරයි. ආදේශක ප්රතික්රියා යාන්ත්රණ අධ්යයනය කිරීමෙන් ලද සාර්ථකත්වය, ඇල්කයින, සයික්ලොපරෆින්, ඇරීන් හා හැලජනීකරන හයිඩ්රොකාබන මත පදනම් වූ සංශ්ලේෂණ වර්ධනය සඳහා බලගතු උත්තේජනයක් සැපයීය.