ప్రత్యామ్నాయం ప్రతిచర్యలు: వివరణ, సమీకరణం, ఉదాహరణలు

అనేక ప్రతిక్షేపణ ప్రతిచర్యలు ఆర్ధిక ఉపయోగానికి సంబంధించిన అనేక కాంపౌండ్స్ పొందటానికి మార్గం తెరవబడతాయి. కెమికల్ సైన్స్ మరియు పరిశ్రమలో అపారమైన పాత్ర ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ మరియు న్యూక్లియోఫిలిక్ ప్రతిక్షేపణకు కేటాయించబడుతుంది. సేంద్రీయ సంశ్లేషణలో, ఈ విధానాలలో ప్రసంగించవలసిన అనేక లక్షణాలు ఉన్నాయి.

రసాయన విషయాల వైవిధ్యం. ప్రతిక్షేపణ ప్రతిచర్యలు

పదార్ధాల పరివర్తనతో సంబంధం కలిగిన రసాయన మార్పులు, అనేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. వేర్వేరు ఫలితాలు, థర్మల్ ప్రభావాలు ఉంటాయి; కొన్ని ప్రక్రియలు చివరలో ఉంటాయి, ఇతరులు ఒక రసాయన సమతుల్యత ఉంది. పదార్ధాల మార్పు తరచూ ఆక్సీకరణం యొక్క డిగ్రీలో పెరుగుదల లేదా క్షీణతతో కలిసిపోతుంది. రసాయన ఫలితాలను వారి తుది ఫలితంగా వర్గీకరిస్తున్నప్పుడు, పదార్థాలు మరియు ఉత్పత్తుల మధ్య గుణాత్మక మరియు పరిమాణాత్మక వ్యత్యాసాలకు దృష్టిని ఆకర్షించింది. A-B + C A-C + B. మొత్తం తరగతి రసాయనిక దృగ్విషయం యొక్క సరళీకృత రికార్డింగ్ ప్రారంభ పదార్ధాలలో ఒకటి అని పిలవబడే "దాడి చేస్తోంది" అనే ఆలోచనను ఇస్తుంది, ఈ పధ్ధతిలో, 7 రకాల రసాయన రూపాంతరాలను మేము గుర్తించగలము. "ఒక పరమాణువు, ఒక అయాన్, ఒక క్రియాత్మక సమూహంలో ప్రత్యామ్నాయ పదార్ధంలో ప్రత్యామ్నాయ పదార్ధం. ప్రతిక్షేపణ యొక్క ప్రతిచర్య పరిమితం మరియు సుగంధ హైడ్రోకార్బన్స్ లక్షణం .

ప్రతిక్షేపణ ప్రతిస్పందనలు డబుల్ ఎక్స్ఛేంజ్గా ఉంటాయి: A-B + C-E A-C + B-E. ఉపజాతులలో ఒకటి స్థానభ్రంశం, ఉదాహరణకు, రాగి సల్ఫేట్ యొక్క పరిష్కారం నుండి ఇనుముతో రాగి యొక్క: CuSO ₄ + Fe = FeSO ₄ + Cu. ఒక "దాడిచేసే" కణ పరమాణువులు, అయాన్లు లేదా క్రియాత్మక సమూహంగా పనిచేయగలవు

ప్రత్యామ్నాయం హోమోలిటిక్ (రాడికల్, SR)

సమయోజనీయ బంధాల యొక్క విప్లవాత్మక యంత్రాంగం ప్రకారం, ఎలక్ట్రాన్ జంట విభిన్న అంశాలకు ఉమ్మడిగా, అణువు యొక్క "శకలాలు" మధ్య అనుసంధానంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది. ఫ్రీ రాడికల్స్ ఏర్పడతాయి. ఇవి అస్థిర కణాలు, తరువాతి రూపాంతరాల ఫలితంగా ఏర్పడే స్థిరీకరణ. ఉదాహరణకు, మీథేన్ నుండి ఈథేన్ని పొందినప్పుడు, ప్రత్యామ్నాయ చర్యలో పాల్గొనే ఉచిత రాడికల్స్ కనిపిస్తాయి: CH ₄ CH ₃ • + • H; CH ₃ • + • CH ₃ → C2H ₅ ; H • + • H → H2. పైన భర్తీ యంత్రాంగం ప్రకారం హోమోలిటిక్ బంధం ఉల్లంఘిస్తోందని, అల్కాన్ల లక్షణం, స్పందన గొలుసు స్వభావం. మీథేన్లో, H అణువులను క్లోరిన్ భర్తీ చేయవచ్చు. అదేవిధంగా, బ్రోమిన్తో ఉన్న ప్రతిచర్య, కానీ అయోడిన్ నేరుగా అల్కాన్స్లో హైడ్రోజన్ను భర్తీ చేయలేకపోతుంది, ఫ్లోరిన్ వారితో చాలా శక్తివంతంగా ప్రతిస్పందిస్తుంది.

బ్రేకింగ్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క హెటోరోలిటిక్ పద్ధతి

ప్రతిక్షేపణ ప్రతిచర్యల యొక్క అయాను విధానం ప్రకారం, కొత్తగా ఏర్పడిన కణాల మధ్య ఎలక్ట్రాన్లు అసమానంగా పంపిణీ చేయబడతాయి. ఎలక్ట్రాన్ల బైండింగ్ జత పూర్తిగా "శకలాలు" కు వెళుతుంది, తరచూ, ఆ సంభాషణ భాగస్వామికి, ధ్రువ అణువులో ప్రతికూల సాంద్రత మారిపోయింది. మిథైల్ ఆల్కహాల్ CH ₃ OH ఏర్పడటానికి ప్రత్యామ్నాయం యొక్క ప్రతిచర్యలు. బ్రోమోమీథేన్ CH3Br లో, అణువు యొక్క అంతరాయం హెటెరోలిటిక్, చార్జ్డ్ కణాలు స్థిరంగా ఉంటాయి. మిథైల్ ఒక ధనాత్మక చార్జ్, మరియు బ్రోమిన్ - ప్రతికూల: CH ₃ br → CH ₃ ⁺ + br ^- ; NaOH → Na ⁺ + OH ^- ; CH ₃ ⁺ + OH ^- → CH ₃ OH; Na ⁺ Br + NaBr.

ఎలెక్ట్రోఫిల్స్ మరియు న్యూక్లియోఫిల్స్

ఎలెక్ట్రాన్స్ లేని పార్టికల్స్ మరియు వీటిని ఆమోదించగలవు, వీటిని "ఎలెక్ట్రోఫిలెస్" అని పిలుస్తారు. వీటిలో కార్బన్ పరమాణువులు halogalkanes లో halogens కనెక్ట్. న్యూక్లియోఫిల్లు పెరిగిన ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత కలిగివుంటాయి, ఇవి సమయోజనీయ బంధాన్ని సృష్టించేటప్పుడు ఒక జత ఎలక్ట్రాన్లను "త్యాగం" చేస్తాయి. ప్రతిక్షేపణ ప్రతిచర్యలు, ప్రతికూల ఆరోపణలు అధికంగా ఉండే న్యూక్లియోఫిల్లు ఎలక్ట్రాన్ల కొరతను ఎదుర్కొంటున్న ఎలెక్ట్రోఫిళ్లు దాడి చేస్తాయి. ఈ దృగ్విషయం ఒక అణువు లేదా మరొక కణము - అవుట్గోయింగ్ గుంపు స్థానభ్రంశంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ప్రత్యామ్నాయ ప్రతిక్షేపణ మరొక రకం న్యూక్లియోఫైల్ ద్వారా ఎలెక్ట్రోఫైల్ దాడి. కొన్నిసార్లు రెండు ప్రక్రియల మధ్య తేడాను గుర్తించడం చాలా కష్టం, ప్రత్యామ్నాయాన్ని ఒకటి లేదా మరొక రకానికి సూచిస్తుంది, ఎందుకనగా అణువులు ఏది అధస్తంగా పేర్కొనటం కష్టంగా ఉందో, ఇది ఒక పదార్థం యొక్క పదార్థం. సాధారణంగా ఇలాంటి సందర్భాలలో కింది కారకాలు పరిగణించబడతాయి:

• అవుట్గోయింగ్ సమూహం యొక్క స్వభావం;
• న్యూక్లియోఫైల్ యొక్క క్రియాశీలత;
• ద్రావణ స్వభావం;
• ఆల్కైల్ భాగం యొక్క నిర్మాణం.

ప్రతిక్షేపణ న్యూక్లియోఫిలిక్ (SN)

సంకర్షణ ప్రక్రియలో, ధ్రువణీకరణ పెరుగుదల సేంద్రియ అణువులో గమనించబడుతుంది. సమీకరణాలలో, పాక్షిక సానుకూల లేదా ప్రతికూల ఛార్జ్ గ్రీకు వర్ణమాల అక్షరంతో గుర్తించబడింది. బంధం యొక్క ధ్రువణత దాని అసంతృప్తి యొక్క స్వభావాన్ని నిర్ణయించడం మరియు అణువు యొక్క "శకలాలు" యొక్క తదుపరి ప్రవర్తనను సాధ్యం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఐయోడెమీథేన్లోని కార్బన్ అణువు పాక్షిక ధనాత్మక చార్జ్ కలిగి ఉంది, ఇది ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ కేంద్రంగా ఉంది. ఇది ఆక్సిజన్ ఉన్న ఆక్సిజన్ ఉన్న నీటి ద్వయం యొక్క భాగాన్ని ఆకర్షిస్తుంది, ఇది ఎలక్ట్రాన్లను అధికంగా కలిగి ఉంటుంది. ఎలక్ట్రోఫైల్ ఒక న్యూక్లియోఫైలిక్ రియాగెంట్తో సంకర్షణ చేసినప్పుడు, మిథనాల్ ఏర్పడుతుంది: CH ₃ I + H ₂ O → CH ₃ OH + HI. న్యూక్లియోఫైలిక్ ప్రతిక్షేపణ యొక్క ప్రతిచర్యలు ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడిన అయాన్ లేదా ఒక రసాయన బంధాన్ని రూపొందించడంలో పాల్గొనలేని ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ జత కలిగి ఉన్న అణువు యొక్క భాగస్వామ్యంతో జరుగుతాయి. SN ₂ ప్రతిచర్యలలో ఐయోడెమథేన్ యొక్క క్రియాశీల పాత్ర nucleophilic దాడి మరియు అయోడిన్ యొక్క చలనశీలతకు దాని బహిరంగం ద్వారా వివరించబడింది.

ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ ప్రత్యామ్నాయం (SE)

ఒక సేంద్రీయ అణువు ఒక న్యూక్లియోఫిలిక్ కేంద్రం కలిగి ఉంటుంది, దీని కోసం ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత యొక్క అధిక భాగం లక్షణం. ఇది ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ రియాజెంట్తో ప్రతికూల ఆరోపణలు లేవని స్పందిస్తుంది. అట్లాంటి కణాలలో ఉచిత ఆర్బిటాళ్లను కలిగిన అణువులు, ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత తగ్గిన ప్రదేశాలతో అణువులు. సోడియం ఆకృతిలో, కార్బన్ హైడ్రోజన్తో ఉన్న నీటి ద్వోల్ల యొక్క అనుకూల భాగానికి సంకర్షణ కలిగి ఉంటుంది: CH ₃ Na + H ₂ O → CH ₄ + NaOH. ఈ ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ ప్రతిక్షేపణ ప్రతిస్పందన ఉత్పత్తి మీథేన్. హెటిరోలిటిక్ ప్రతిచర్యలలో, ఆర్గానిక్ అణువులు సంకర్షణ చెందని కేంద్రాలు సంకర్షణ చెందుతాయి, ఇది అకర్బన పదార్ధాల రసాయన శాస్త్రంలో అయాన్లకు సారూప్యతను ఇస్తుంది. ఇది సేంద్రీయ సమ్మేళనాల మార్పిడి నిజమైన అరణ్యాలు మరియు ఆనయాన్లు ఏర్పడటంతో చాలా అరుదుగా ఉంటుంది.

Monomolecular మరియు ద్విలింగ ప్రతిచర్యలు

న్యూక్లియోఫిలిక్ ప్రత్యామ్నాయం monomolecular (SN1). సేంద్రీయ సంశ్లేషణ యొక్క ముఖ్యమైన ఉత్పత్తి యొక్క ఈ యంత్రాంగం జలవిశ్లేషణ ద్వారా - తృతీయ బటైల్ క్లోరైడ్ - సాగిస్తారు. మొట్టమొదటి దశ నెమ్మదిగా ఉంటుంది, ఇది కార్బొనియమ్ కేషన్ మరియు క్లోరైడ్ యాన్యాన్ యొక్క క్రమంగా డిస్సోసియేషన్తో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. రెండో దశ త్వరగా రావడం, కార్బొనియం అయాన్ యొక్క ప్రతిచర్యలు నీటిలో లభిస్తాయి. ఒక హైడ్రోక్సీ సమూహం ద్వారా ఆల్కనేన్లో హాలోజన్ స్థానంలో మరియు ఒక ప్రాథమిక ఆల్కహాల్ను తయారు చేయడానికి సమీకరణం : (CH ₃ ) ₃ C-Cl → (CH ₃ ) ₃ C ⁺ + Cl ^- ; (CH ₃ ) ₃ C ⁺⁺ H ₂ O → (CH ₃ ) ₃ C-OH + H ⁺ . ప్రాధమిక మరియు ద్వితీయ ఆల్కైల్ హాలిడెస్ యొక్క ఒక-అడుగు హైడ్రోలిసిస్ కార్బన్-హాలోజెన్ బంధం యొక్క ఏకకాల నాశనం మరియు C-OH జంట ఏర్పడటం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. ఇది న్యూక్లియోఫిలిక్ బిమోటెక్సులర్ ప్రత్యామ్నాయ విధానం (SN2).

హెటిరోలిటిక్ ప్రత్యామ్నాయ విధానం

ప్రతిక్షేపణ యొక్క యంత్రాంగం ఒక ఎలక్ట్రాన్ బదిలీతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఇంటర్మీడియట్ కాంప్లెక్స్ను సృష్టిస్తుంది. ప్రతిస్పందన వేగవంతం, మరింత సులభంగా ఇంటర్మీడియట్ ఉత్పత్తులు దాని లక్షణం కనిపిస్తాయి. తరచుగా ప్రక్రియ అనేక దిశల్లో ఏకకాలంలో కొనసాగుతుంది. అడ్వాంటేజ్ అనేది సాధారణంగా వారి విద్య కోసం కనీసం శక్తి ఖర్చులు అవసరమయ్యే కణాలను ఉపయోగిస్తారు. ఉదాహరణకు, ద్విబంధం CH2 ⁺ CH-CH2 ⁺ యొక్క అలియన్లీ కేషన్ యొక్క సంభవనీయత యొక్క సంభావ్యతను అయాన్ CH3 ⁺ తో పోల్చిచూస్తుంది. ఈ కారణం బహుళ బాండ్ యొక్క ఎలెక్ట్రాన్ డెన్సిటీలో ఉంది, ఇది ధనాత్మక చార్జ్ యొక్క డీకాలైజేషన్ను ప్రభావితం చేస్తుంది, ఇది అణువు అంతటా పంపిణీ చేస్తుంది.

బెంజీన్ యొక్క ప్రతిక్షేపణ ప్రతిచర్యలు

ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ ప్రతిక్షేపణ ద్వారా వర్గీకరించబడిన కర్బన సమ్మేళనాల సమూహం, రంగాలలో ఉన్నాయి. బెంజీన్ రింగ్ - ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ దాడికి అనుకూలమైన వస్తువు. ఈ ప్రక్రియ రెండవ ఖరీదులో బంధం యొక్క ధ్రువీకరణతో మొదలవుతుంది, దీని ఫలితంగా బెంజైన్ రింగ్ యొక్క ఎలెక్ట్రానిక్ క్లౌడ్ ప్రక్కనే ఉన్న ఎలెక్ట్రోఫైల్ ఏర్పడింది. ఫలితంగా, పరివర్తన సంక్లిష్టత కనిపిస్తుంది. కార్బన్ అణువులలో ఒకదానితో ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ కణాల యొక్క సంపూర్ణ కనెక్షన్ ఇంకా అందుబాటులో లేదు, ఇది ఎలెక్ట్రాన్ల "సుగంధ ఆరు" యొక్క ప్రతికూల అభియోగంతో ఆకర్షిస్తుంది. ప్రక్రియ యొక్క మూడవ దశలో, ఎలక్ట్రోఫైల్ మరియు ఒక కార్బన్ రింగ్ అణువు ఒక సాధారణ ఎలక్ట్రాన్ జత (సమయోజనీయ బంధం) ద్వారా కట్టుబడి ఉంటాయి. కానీ ఈ సందర్భంలో, "సుగంధ ఆరు" నాశనమవుతుంది, ఇది ఒక స్థిర స్థిరమైన శక్తి స్థితి సాధించాలనే కోణం నుండి లాభదాయకం కాదు. "ప్రోటాన్ ఎమిషన్" అని పిలువబడే ఒక దృగ్విషయం ఉంది. H ⁺ యొక్క విభజన ఆఫ్ ఉంది, స్థిరమైన కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థ, రంగాలలో సాధారణ, పునరుద్ధరించబడింది. ఉప ఉత్పత్తిలో బెంజిన్ రింగ్ మరియు హైడ్రోజన్ కేషన్ రెండింటి నుండి ఒక ఆనియన్ ను కలిగి ఉంటుంది.

సేంద్రీయ కెమిస్ట్రీ నుండి ప్రతిక్షేపణ చర్యల ఉదాహరణలు

ఆల్కానెస్లకు, ప్రతిక్షేపణ ప్రతిస్పందన ప్రత్యేకంగా ఉంటుంది. ఎలక్ట్రోఫిలిక్ మరియు న్యూక్లియోఫిలిక్ ట్రాన్స్ఫారేషన్ల ఉదాహరణలు సైక్లోఆల్నానస్ మరియు ఇన్నెన్నోల కొరకు ఉదహరించబడతాయి. సేంద్రీయ పదార్ధాల అణువులలో ఇలాంటి ప్రతిచర్యలు సాధారణ పరిస్థితులలో జరుగుతాయి, కాని తరచూ - తాపనము మరియు ఉత్ప్రేరకాల సమక్షంలో. విస్తృతమైన మరియు బాగా అధ్యయనం చేసిన ప్రక్రియల్లో సుగంధ కేంద్రకంలో ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ ప్రత్యామ్నాయం ఉంటుంది. ఈ రకమైన అతి ముఖ్యమైన ప్రతిచర్యలు:

1. H ₂ SO ₄ సమక్షంలో నైట్రిక్ ఆమ్లంతో బెంజెన్ యొక్క నైట్రేషన్ పథకం ప్రకారం జరుగుతుంది: C ₆ H ₆ → C ₆ H ₅ -NO ₂ .
2. సమీకరణం ప్రకారం, బెంజెన్ యొక్క కాటలిటిక్ హాలోజనిషన్, ప్రత్యేక క్లోరినేషన్లో: సి ₆ H ₆ + Cl ₂ → సి ₆ H ₅ Cl + HCl.
3. బెంజెనీ యొక్క సుగంధ సల్ఫొనేషన్ "రేగు" సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం, బెంజెన్సల్ఫోనిక్ ఆమ్లాలు ఏర్పడతాయి.
4. అల్కైల్ ద్వారా బెంజీన్ రింగ్ యొక్క కూర్పు నుండి హైడ్రోజన్ అణువుకు ఆల్కెలైజేషన్ ప్రత్యామ్నాయం.
5. అస్థిపంజరం ketones ఏర్పడటానికి ఉంది.
6. నిర్మాణం - CHO గ్రూపు ద్వారా హైడ్రోజన్ను భర్తీ చేయడం మరియు ఆల్డిహైడెస్ ఏర్పడటం.

ప్రత్యామ్నాయం ప్రతిచర్యలు ఆల్కనేస్ మరియు సైక్లోఎలాకెనెస్లలో ప్రతిచర్యను కలిగి ఉంటాయి, దీనిలో హాగజనులు అందుబాటులో ఉన్న C-H బంధాన్ని దాడి చేస్తాయి. అంతిమ హైడ్రోకార్బన్స్ మరియు సైక్లోపరాఫిన్స్లలో ఒకటి, రెండు లేదా అన్ని హైడ్రోజన్ అణువుల ప్రత్యామ్నాయం కారణంగా డీరివలైజేషన్ ఏర్పడుతుంది. ఒక చిన్న పరమాణు భారం కలిగిన హాలోజెన్నోకన్లుగా ఉన్న అనేక సంక్లిష్ట పదార్ధాలు వివిధ తరగతులకు చెందినవి. ప్రత్యామ్నాయ చర్యల యొక్క యంత్రాంగాలను అధ్యయనం చేసేందుకు సాధించిన విజయాలు ఆల్కానస్, సైక్లోపారాఫిన్స్, ఇన్నెస్ మరియు హాలోజెన్డ్ హైడ్రోకార్బన్ల ఆధారంగా సింథసిస్ అభివృద్ధికి శక్తివంతమైన ప్రేరణనిచ్చాయి.