10. Kémiai reakcióképesség

Hasonló dokumentumok
HALOGÉNEZETT SZÉNHIDROGÉNEK

Helyettesített Szénhidrogének

Szénhidrogének II: Alkének. 2. előadás

IV. Elektrofil addíció

R R C X C X R R X + C H R CH CH R H + BH 2 + Eliminációs reakciók

Szénhidrogének III: Alkinok. 3. előadás

AROMÁS SZÉNHIDROGÉNEK

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

ALKOHOLOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK

H 3 C H + H 3 C C CH 3 -HX X 2

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

szabad bázis a szerves fázisban oldódik

Fémorganikus vegyületek

Helyettesített karbonsavak

Fémorganikus kémia 1

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

Helyettesített Szénhidrogének

Tantárgycím: Szerves kémia

KARBONSAVAK. A) Nyílt láncú telített monokarbonsavak (zsírsavak) O OH. karboxilcsoport. Példák. pl. metánsav, etánsav, propánsav...

R nem hidrogén, hanem pl. alkilcsoport

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

Az enzimműködés termodinamikai és szerkezeti alapjai

Beszélgetés a szerves kémia elméleti

O S O. a konfiguráció nem változik O C CH 3 O

Összefoglaló előadás. Sav-bázis elmélet

R nem hidrogén, hanem pl. alkilcsoport

O 2 R-H 2 C-OH R-H 2 C-O-CH 2 -R R-HC=O

Részletes tematika: I. Félév: 1. Hét (4 óra): 2. hét (4 óra): 3. hét (4 óra): 4. hét (4 óra):

Kémiai reakciók sebessége

Szabó Dénes Molekulák és reakciók három dimenzióban

A tételek: Elméleti témakörök. Általános kémia

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

OXOVEGYÜLETEK. Levezetés. Elnevezés O CH 2. O R C R' keton. O R C H aldehid. funkciós csoportok O. O CH oxocsoport karbonilcsoport formilcsoport

Polimerizáció. A polimerizáci jellemzőit. t. Típusai láncpolimerizáció lépcsős polimerizáció Láncpolimerizációs módszerek. Monomerek szerkezete vinil

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek. 6. előadás

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

Szerves kémiai reakciók csoportosítása Kinetikus és termodinamikus kontroll Szubsztituens hatások Sav-bázis tulajdonságokat befolyásoló tényezők

Aromás vegyületek II. 4. előadás

Olyan magkedvelő részecske, amely (legalább) két különböző atomján képes kötést létesíteni a(z elektrofil) reakciópartnerrel.

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

1. KARBONILCSOPORTOT TARTALMAZÓ VEGYÜLETEK

Savak bázisok. Csonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 1 /43

OXOVEGYÜLETEK. Levezetés. Elnevezés O CH 2. O R C H aldehid. O R C R' keton. Aldehidek. propán. karbaldehid CH 3 CH 2 CH 2 CH O. butánal butiraldehid

Reakciók osztályozása

CH 2 =CH-CH 2 -S-S-CH 2 -CH=CH 2

SZERVES KÉMIA I. B.Sc. képzés, kód: BMEVESZA301 Tantárgy követelményei 2018/2019tanév II. félév

KARBONIL-VEGY. aldehidek. ketonok O C O. muszkon (pézsmaszarvas)

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

SZERVES KÉMIA I. B.Sc. képzés, kód: BMEVESZA301 Tantárgy követelményei 2016/2017tanév II. félév

Szerves kémia Fontosabb vegyülettípusok

A KÉMIA ÚJABB EREDMÉNYEI

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Új oxo-hidas vas(iii)komplexeket állítottunk elő az 1,4-di-(2 -piridil)aminoftalazin (1, PAP) ligandum felhasználásával. 1; PAP

Budapest, szeptember 5. Dr. Tóth Tünde egyetemi docens

Beszélgetés a szerves kémia eméleti alapjairól IV.

Javító vizsga követelményei kémia tantárgyból augusztus osztály

COOCH 3. Ca + O - NH 2 OCH 2 CH 2 CH 3 NO 2 N H H 3 CO N OCH 3 COOH

SZERVES KÉMIA: BEVEZETÉS SZTEREOKÉMIA. Debreceni Egyetem ÁOK Orvosi Vegytani Intézet

A szervetlen vegyületek

AMINOK. Aminok rendűsége és típusai. Levezetés. Elnevezés. Alkaloidok (fiziológiailag aktív vegyületek) A. k a. primer RNH 2. szekunder R 2 NH NH 3

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

Bevezetés a biokémiába fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 4. hét

Név: Pontszám: / 3 pont. 1. feladat Adja meg a hiányzó vegyületek szerkezeti képletét!

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

1. KARBONILCSOPORTOT TARTALMAZÓ VEGYÜLETEK

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Tartalmi követelmények kémia tantárgyból az érettségin K Ö Z É P S Z I N T

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

CHO CH 2 H 2 H HO H H O H OH OH OH H

A szén molekulaképző sajátságai. Kémia 1 Szerves kémia. A szerves kémiai reakciók jellege. Szerves kémiai reakciók felosztása

A tételek: Elméleti témakörök. Általános kémia

8. Előadás Karbonsavak. Karbonsav származékok.

Versenyző rajtszáma: 1. feladat

Zárójelentés a. című pályázatról ( , )

8. Előadás. Karbonsavak. Karbonsav származékok.

Alkánok összefoglalás

KARBONILCSOPORTOT TARTALMAZÓ VEGYÜLETEK. Léránt István

Eredményes vizsga esetén a tárggyal 5 kreditpont szerezhető. A félév csak aláírással zárul, ha

Aromás: 1, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13, (14) Az azulén (14) szemiaromás rendszert alkot, mindkét választ (aromás, nem aromás) elfogadtuk.

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

Eredményes vizsga esetén a tárggyal 5 kreditpont szerezhető. A félév csak aláírással zárul, ha

Szemináriumi feladatok (kiegészítés) I. félév

A szervetlen vegyületek

Szerves Kémia. Farmakológus szakasszisztens képzés 2012/2013 ősz

Budapest, szeptember 6. Dr. Huszthy Péter egyetemi tanár

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

MECHANIZMUSGYŰJTEMÉNY a Szerves kémia I. előadáshoz

C N H H C O C C O H O O O O C C O C

Elektronegativitás. Elektronegativitás

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

Halogéntartalmú szerves vegyületek. 7. előadás

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Reagensek Reaktivitás Elektroneffektusok Kinetikus és termodinamikus kontroll Reakciók osztályozása

A kémiatanári zárószigorlat tételsora

leírás: típusai: memo:

Reakció kinetika és katalízis

ÁLTALÁNOS ÉS SZERVETLEN KÉMIA SZIGORLATI VIZSGAKÉRDÉSEK 2010/2011 TANÉVBEN ÁLTALÁNOS KÉMIA

Energia. Energiamegmaradás törvénye: Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul.

Átírás:

4. Előadás Kémiai reakciók leírása. Kémiai reakciók feltételei. Termokémia. A szerves kémiai reakciómechanizmusok felosztása és terminológiája. Sav-bázis reakció. Szubsztitució. Addició és elimináció.

10. Kémiai reakcióképesség EGY KÉMIAI ÁTALAKULÁS MILYEN MÉRTÉKBEN ÉS MILYEN SEBESSÉGGEL MEGY VÉGBE A REAKIÓK TERMODINAMIKAI LEÍRÁSA K Példa: 4 + l 2 3 l + l (A) (B) () (D) K = [ 3 l][l] [ 4 ][l 2 ] (a) G = G vég - G kezdeti = - 2,303 x RT x log K (b) G = - T S, ahol G A + B entalpia, G szabadentalpia, S entrópia + D G = - T S a T S kicsi, akkor G ξ Mivel = E kötési + E feszültségi, E kötési alapján becsülhető G.

Példa: 4 + l 2 3 l + l 4 x 405 238 3 x -405-423 1 x - 332 1858-1970 = - 1970 + 1858= - 112kJ/mól K = 10 18 Exoterm reakció: hőfelszabadulás Endoterm reakció: hőbefektetés Tapasztalat: a) nincs reakció RT b) van reakció fény v. hő (500º) NÉÁNY FOGALOM 1. ÁTMENETI ÁLLAPOT ÁTMENETI TERMÉK 2. REAKTÁNSOK TERMÉKEK A + B +D - SZUBSZTRÁTUM - REAGENS

A REAKIÓK KINETIKAI LEÍRÁSA A + B [A.B] + D ÁTMENETI ÁLLAPOT (a) v = - d[a] dt = k[a][b] RT (b) k = h e - /RT e S /R Ahol aktiválási entalpia, S aktiválási entrópia (c) G = - T S aktiválási energia (d) G = -2,303 x RT x logk + c (konstans) E 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 A B G A + B G + D 0 5 10 15 20 25 30 ξ A G kicsi, akkor a reakció gyors G nagy, akkor a reakció lassú

A KÉMIAI REAKIÓ LEJÁTSZÓDÁSÁNAK FELTÉTELEI 1. TERMODINAMIKAI FELTÉTEL E 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 = reakcióhő 4 + l 2 3 l + l 0 5 10 15 20 25 30 35 ξ 4 + l 2 3 l + l 2. KINETIKAI FELTÉTEL E 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 = aktiválási energia 4 + l 2 3 l + l 0 5 10 15 20 25 30 35 ξ

TERMODINAMIKA /EGYENSÚLY/ ÁLTAL ELLENŐRZÖTT REAKIÓ (A): A legstabilabb termék a főtermék. KINETIKA /REAKIÓSEBESSÉG/ ÁLTAL ELLENŐRZÖTT REAKIÓ (B): A leggyorsabban képződő termék a főtermék. Példa: 1,3-butadién addiciós reakciója -dal 4 3 2 2 = = 2 + 1 4 3 2 1 3 = 2 + 3 = 2 3-bróm-1-butén 1-bróm-2-butén 0º-on 1,2 termék, 20º-on 1,4 termék E 12 10 1 2 8 6 B r - 1,2 termék 4 2 + 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 a az 1,4 termék a domináns: (A) 1 > 2 a az 1,2 termék a domináns: (B) 2 < 1 1,4 termék ξ

11. Termokémia (A. L. Lavoisier) A kémiai reakció során bekövetkező hőváltozás tanulmányozása a) számítással (kötési energiából) b) méréssel (kalorimetria) Alkalmazás - reakciók értelmezése - izomerek stabilitása - energiatárolás - energiaátalakítás 1. példa: - energia metán égéshőjéből a) + 4 + 4O 4 + 2O 2 b) 4 + 2O 2 O 2 + 2 2 O E E 1 k = képződési é = égési + 4 + 4O (gáz) 4 E(-) k 2 E(=O) 2 E(O-O) 4 E(-O) 4 + 2O 2 (gáz) é E 2 O2 + 22O 4 E(-) + 2 E(O-O) + é = 2 E(=O) + 4 E(-O) O képződéshő égéshő 2 égéshő

2. példa: Oktán izomerek stabilitása a) 8 + 18 + 25 O 8 18 + 12,5 O 2 b) 8 18 + 12,5 O 2 8 O 2 + 9 2 O E 8 + 18 + 25 O é = 5471kJ/mól 5466 5458 8 O 2 + 9 2 O 5452 Számítások szerint azonos égéshő = azonos stabilitás Mérések szerint eltérő égéshő = eltérő stabilitás a) kisebb égéshő nagyobb stabilitás b) nagyobb égéshő kisebb stabilitás

12. Reakciók felosztása a) REAGÁLÓ KOMPONENSEK FÁZISA SZERINT OMOGÉN (pl. mindkét komponens oldatban) ETEROGÉN (pl. szilárd és oldott reagensek) b) ELEMI FOLYAMATOK SZÁMA SZERINT EGYSZERŰ - MONOMOLEKULÁS - BIMOLEKULÁS - TRIMOLEKULÁS ÖSSZETETT - LÁNREAKIÓ (POLIMERIZÁIÓ) - PÁRUZAMOS REAKIÓK (főreakció és mellékreakció) c) AZ ENERGIA FORRÁSA SZERINT TERMIKUS (, pl. karbonsavak dekarboxilezése) FOTOKÉMIAI (hν, pl. 4 + l 2 ) RADIOKÉMIAI (pl. melanin, D-vitamin képződés) AKUSZTOKÉMIAI (KI + keményítő + 20 kz)

d) A REAKTÁNSOK ATOMI ÁLLAPOTA SZERINT KOVALENS KÖTÉSBŐL: gyök, kation, anion homolitikus bomlás R- R heterolitikus bomlás R- R + + - IONOS KÖTÉSBŐL: kation, anion gyökös reakciók vs. ionos reakciók A: Ionos reakciók B: Gyökös reakciók

PÉLDA: - KÖTÉS FELBONTÁSA Összefüggés a disszociációs energia és a -atom rendűsége között OMOLITIKUS ETEROLITIKUS - + - + + - kj/mól kj/mól 3-142 1088 3-2 - 107,2 916 3-74,5 799 3 3 3 -- 31,4 699 3 STABILITÁS Alkil-gyök: 3 < 2 3 < ( 3 ) 2 < ( 3 ) 3 Alkil kation (karbéniumion, karbokation): + 3 < + 2 3 < + ( 3 ) 2 < + ( 3 ) 3

REAKIÓ TÍPUSOK 1. Oxidáció elektronleadás,,o -felvétel;, -leadás 2. Redukció elektronfelvétel,,o -leadás;, -felvétel 3. Sav-bázis reakciók 4. Szubsztitúció [S] példa: 4 + l 2 3 l + l 5. Addíció [Ad] típusai: nukleofil elektrofil gyökös S N [X -, Y:] S E [Z +, Z-Q] S R [R ] példa: 2 = 2 + 2 3-3 típusai: nukleofil Ad N elektrofil gyökös Ad E Ad R 6. Elimináció [E] példa: 2-2 - 3 2 =- 3 + 2 O O típusai: 7. Átrendeződés 8. Polimerizáció α β ; α γ ; α α

13. Sav-bázis elméletek 1. ønsted-lowry elmélet (protolitikus elmélet, 1923) Sav: az a vegyület, amely képes proton leadására Bázis: az a vegyület, amely képes proton befogadására O O 3 O - + N 2 3 3 O + N 2 3 sav bázis proton donor proton akceptor konjugált sav konjugált bázis K a = [ 3 OO - ][ 3 + N3 ] [ 3 OO][ 2 N 3 ] 2. G.N. Lewis elmélet (elektronelmélet) Sav: minden olyan vegyület, amelyben van olyan atom, amelynek két elektronja hiányzik a vegyértékhéján Bázis: minden olyan vegyület, amely tartalmaz két, kötésben nem lévő elektront BF 3 + N 2 3 BF 3 N 2 3 sav bázis elektron akceptor elektron donor Például: BF 3, All 3, Fe 3, Snl 4, Znl 2

14. Szubsztitució Definíció: A -atomról egy atom (csoport) eltávozik és helyébe más atom (csoport) lép, miközben a -atom koordinációs száma nem változik meg. 1. Gyökös hν * 4 + l 2 3 l + l RT Láncindítás, homolízis l 2 2l hν Láncvívő elemi lépés** 4 + l 3 + l 3 + l 2 3 l + l Lánc letörés, rekombináció 3 + 3 3-3 l + l l 2 3 + l 3 l * hν helyett 300 -on, katalizátor jelenlétében is végbemegy ** Láncvívő lépés lehet: 3 l + l 2 l + l etc.

2. Ionos szubsztitúció 1. Reagens heterolízise: l l l - + l + nukleofil elektrofil + R δ+ X δ- + 2. Nukleofil szubsztitúció R δ+ l δ- + X - Példa: Alkil-halogenid Alkoholok 3. Elektrofil szubsztitúció l + + példa: Aromások

2. Nukleofil szubsztitúció [S N ] Nu - : - - O, - 3 O -, - - N, -l - R Nu + X - R X Távozó csoport Nu: 2 O:, 3, :O, :N 3 R Nu + + X - Példák: 3 l + - O 3 -O + l - 3-2 - + :N 3 3-2 -N 3+ + - 3-2 -N + 3 3-2 -N 2 + Bázis - Bázis Mechanizmus: Az R-X heterolízis és a Nu: támadás egyidejű történés vagy nem. Alaptípusok: R-X R + + X - S N 1 :Nu - + R + R-Nu első lépés/heterolízis második lépés Bizonyítás: Kinetikai vizsgálatok v=k[r-x] Elsőrendű sebességi egyenlet Monomolekulás Két lépés Példa: 3 3 3 + 2 O 3 O + - 3 t Butil-bromid 3 t Butanol

1. lépés: 3 3 3 3 3 + + - 3 Lassú, sebességmeghatározó KARBOKATION (KARBÉNIUM ION) Átmeneti termék 2. lépés: ( 3 ) 3 + + 2 O ( 3 ) 3 O + + Gyors Sztereomechanizmus 3 3 3 3 δ+ δ- 3 3 + - 3 3 3 Átmeneti állapot - O - O O 3 3 3 3 O 3 3 a a -atom királis, a termék nem mutat optikai aktivitást: szubsztitúció racemizációval.

Alaptípusok: S N 2 Nu: - + R-X Nu δ- R X δ- Sir. Ingold (1930) London Nu-R + X - Bizonyítás: Kinetikai vizsgálatok Másodrendű sebességi egyenlet v=k[r-x][nu: - ] Bimolekulás Egy lépés Példa: 3 - + - O 3 -O + - metil-bromid Sztereomechanizmus + - O: - + δ- O δ- O Átmeneti állapot a a -atom királis, a termék is optikailag aktív: szubsztitúció inverzióval (Walden-inverzió) 2 3 3 S 2--bután - :O 3 2 3 R 2-butanol O + -

3 3 + 2 O ( 3 ) 3 -O + - + 3 S N 1 S N 2 (S)-(+)- 3 -( 2 ) 5 -- + 2 O 3 -( 2 ) 5 --O + + - 3 2-brómoktán 3 2-oktanol (oktan-2-ol)

Nukleofilek felosztása a nukleofil atom szerint a) alogén nukleofilek ( -X kötés kiépítése) pl. NaI Reakció: δ+ δ - 3 2 2 2 - + NaI aceton 3 2 2 2 -I + Na (kristályos) b) Oxigén nukleofilek ( -O kötés kiépítése) Pl. 2 O, - O, R-O, R-OO - Reakció: δ+ δ - 1. 3 2 -l + - O 3 2 -O + l - alkohol 2. 3 2 2 - + 3 O 3 2 2 -O- 3 3. 3 2 2 - + 3 OO - Na + + - 3 2 2 -O- 3 + + éter + 3 OO- 2 2 3 + Na + - észter

c) Nitrogén nukleofilek ( -N kötés kiépítése) pl. N 3, R-N 2 Reakció: δ+ δ - 1. 3 2 -l + N 3 3 2 -N 3 + l - aceton + 3 2 -N 2 + + primer amin 2. 3 2 2 - + 3 N 2 3 2 2 -N 2-3 + - 3 2 2 -N- 3 + + szekunder amin +

A szubsztitúció sebességét befolyásoló tényezők 1. A szubsztrát szerkezete 2. A nukleofil reaktivitása (csak S N 2) 3. Az oldószer polaritása 4. A távozó csoport szerkezete 1. A szubsztrát szerkezete (pl.: alkil halogenid) S N 2 reakciók relatív sebesség alkil szerkezet 3-30 metil 3 2-1 primer szénatom ( 3 ) 2-0,02 szekunder szénatom ( 3 ) 3 - ~0 tercier szénatom S N 1 reakciók Térbeli hozzáférhetőség ( 3 ) 3 - > ( 3 ) 2 - > 3 2 - > 3 - Az átmeneti termék stabilitása.

2. A nukleofil reaktivitása jó / rossz nukleofilek: a) A negatív töltéssel bíró nukleofilek mindig jobbak, mint konjugált savszármazékuk (pl. - O jobb, mint 2 O) b) Azonos nukleofil atomot tartalmazó nukleofilek között a jó nukleofilitás a bázicitással párhuzamosan változik. (pl. RO - > O - >> ROO - > RO > 2 O) c) Nem azonos atomoknál: a) jó polarizálhatóság b) könnyű deszolválhatóság

3. ELEKTROFIL SZUBSZTITÚIÓ [S E ] Példa: + 2 /Fe 3 [ + ] + Támadó reagens: Elektrofil [X +, X δ+ Y δ- ] Szubsztrát: elektron-gazdag molekularészlet [aromás π-rendszer, elektron-donor] Elemi lépések 1. Elektrofil reagens képződése - közvetlenül, pl. BF 4- NO + 2 - reakcióban, pl. 2 2 SO 4 + NO 3 NO 2+ + 3 O + + 2SO - 4 - katalizátor, pl. Fe 3 + 2 Fe 4- + 2. π-komplex képződése + E + E + Lassú! Arónium ion (spektroszkópia)

3. σ-komplex képződése + E E Et 3 3 BF 4-3 E E E arénium ion 4. Rearomatizálódás (protonvesztés) narancssárga (Bizonyítás: Oláh György, Nobel dij, 1994) E E + :B - gyors + -B: E δ+ δ+ δ+ E E δ+ E + E + E + + ξ

A szubsztituens hatása a) 3 3 3 3 NO 3 2 SO 4 NO 2 + + NO 2 b) 3 NO 2 orto para meta 59% 37% 4% 3 3 (3 ) 3 ( 3 ) 3 ( 3 ) 3 NO 3 2 SO 4 NO 2 + + Aktiváló csoport: reakció gyorsabb a benzolhoz képest NO 2 12% 80% 8% NO 2 Irányítás: orto, para c) l l l l NO 3 2 SO 4 30x lassabb Dezaktiváló csoport: reakció lassabb a benzolhoz képest d) NO 2 NO 2 NO 2 + NO 2 30% 70% 0% NO 2 + NO 2 NO 2 NO 3 2 SO 4 10 4 x lassabb Irányítás:meta NO 2 + + NO 2 6% 1% 93% NO 2

1. A szubsztrát természete a) Elektronküldő szubsztituensek - :N Kapcsolódó atom nemkötő - O elektronpárral - = 2 π-kötés a kapcsolódó oldalláncban - 3 + I effektus b) Elektronszívó szubsztituensek - NO 2 - N( 3 ) 3 - OO p-kötés a kapcsolódó - N oldalláncban - l 3 - I effektus c) soportosítás Orto-para irányító Kapcsolódó atomnak ténylegesen vagy formálisan pozitív töltése van O -N 2, -NR, -NR 2 -N 3-3 > -O, -O - > > -O 3-6 5 -F, -l -, -I Meta irányító aktiváló gyengén dezaktiváló -N, -SO 3 -NO 2, -F 3 > -O, -OO, -OOR -NR 3, -l 3 dezaktiváló

d) Értelmezés S= elektron S= S=elektron vonzó benzol küldő csoport csoport 2. Elektrofil reagens 3. Sztérikus hatás

17. Addició Definíció: Telítetlen kötés(eke)t tartalmazó vegyületek reakciója során két reaktánsból egy termék keletkezik. Típusai: 1. Reagens természete szerint Ad R, Ad E, Ad N 2. A telítetlen kötés természete szerint N O S 1. Gyökös addició N Példa: 3 2 + 2 3 2 3 1-propén propán A B = -123 kj/mól katalizátor nélkül katalizátor jelenlétében A. Láncindítás, homolízis 2 2 + 435 kj/mól Láncvivő lépés 3 2 + 3 3-145 kj/mól 3 3 + 2 3 2 3 + Láncletörés 3 3 + 3 2 3 +23 kj/mól

B 3 3 * Katalizátor (Ni) 2 * * 3 2 * + * Bizonyítás * * * * = = 2 * * * * 3 3 cisz-1,2 dimetil- ciklopentán 3 3 1,2-dimetilciklopentén 3 2 * * * * 3 3 transz-1,2-dimetil ciklopentám Sztereomechanizmus isz-addíciós, sztereospecifikus Összegzés: E 200 20 > (kat)

2. Ionos addició Reagens heterolízise l l - + + nukleofil elektrofil δ+ δ- + O + 2 2 2.2. Nukleofil addíció 2.1 Elektrofil addíció l l O 2 2 α-l-hidrin Támadási pont: Elektronszegény, elektronhiányos centrum [pl. kation, részleges töltéshiány] Példa: oxovegyületek karbonsavak aromás (hetero is) etil-klorid Támadási pont: Elektrongazdag centrum [pl. nemkötő elektronpár, π-kötésrendszer] Példa: olefinek acetilének

2.1. Elektrofil addició Ad E Példa: a b 2 2 + 2 hideg, sötét 2 2 1,2-dibróm-etán 3 3 3 3 2 + 3 2 + 3 2 2-metil-propén 2-bróm,2-metil propán 1-bróm,2-metil propán (99%) (1%) Markovnyikov-szabály (1869) a egy - telítetlen kötésre X sav addicionálódik, a proton ( + ) ahhoz a -atomhoz kapcsolódik, amelyhez már eredetileg is több -atom tartozott.

a Elemi lépések 1,2 elektrofil; 3 nukleofil 1. π-komplex képződése 2 2 + - 2 2 Oláh Gy. (1973) átmeneti állapot 2. σ-komplex képződése 2 2 3. Nukleofil támadás + - - 2 2 2 2 (bromonium ion intermedier) 2 2 ( 2 2 ) + - 2 2 Sztereomechanizmus transz addíció, sztereospecifikus, Bizonyítás: ciklohexén + 2

Sztereomechanizmus Példa: Transz + 2 ciklohexén cisz-1,2-dibróm-ciklohexán transz-1,2-dibróm-ciklohexán Megjegyzés cisz O O O O transz O O O O tükörképi pár

b Elemi lépések 3 3 1. lépés 3 2 + + 3 A 3 δ 2 δ 3 2 tercier 2-metil-propén 3 3 2 B 3 3 3 2 δ δ 3 3 δ 2 δ 3 2 3 3 2 primer Karbokation (karbénium ion) stabilabb + + 3 3 2 ξ B A ξ 2. lépés 3 3 3 2 3 + - 3 2 3 (99%) 3 2 3 2 (1%) A proton az alacsonyabb rendű -atomhoz kapcsolódik, mert így a stabilisabb (magasabb rendű) karbokation jön létre.

2.2. Nukleofil addició Ad N Példa: 3 δ- O O δ+ sav v. bázis 3 + 2 O 3 katalízis O propanon (aceton) K= [hidrát] [aceton][víz] 3 propán-2,2-diol (aceton-hidrát) Oxovegyület hidrát K konverzió [%] O O 3 O 3 3 2 (O) 2 3 (O) 2 ( 3 ) 2 (O) 2 41 99,96 1,810-2 50 2,510-5 0,14 Elemi lépések (bázis katalízis) 1. 2. 3 δ+ δ- O + O 3 3 O 3 O 3 3 O 3 3 O + O O O Lassú + O Gyors

E sp 2 O O O 3 3 3 3, 2 O 3 3, - O 2 O, - O sp 3 O O Befolyásoló tényezők: 1. Térszerkezet ξ δ+ δ- O < δ+ O δ- Y: - 2 =O > 3 O > ( 3 ) 2 O a. b. l 3 δ+ δ- O O 3 2 > > 2. Elektronszerkezet 2 3 δ+ O O δ- -I effektus: segít 2 δ+ - O Konjugáció: gátol

18. Elimináció (E) Definíció: A reakcióban résztvevő molekulából egy vagy több atom(csoport) lép ki kisebb molekulát képezve, a visszamaradó rész kisebbé válik. 1. Felosztás: A. Termék szerint 1. olefinképződéshez vezető 3 3 + 2 5 O - Na + 3 2 + Na 2-bróm-propán propén + 2 5 O 2. O karbonilképződéshez vezető 3 O N + K + O - 3 O + 2 O + KN aldehid ciánhidrin acetaldehid B. Reakciócentrum szerint 1. β-elimináció [1,2 elimináció] - egymás melletti atomokról 2. α-elimináció [1,1 elimináció] - azonos atomról 3. γ-elimináció [1,3 elimináció]

2. β- vagy 1,2 elimináció Példa: [alkil-halogenid] β 3 3 α 2-bróm-bután Alaptípusok E1 heterolízis - bázis 3 3 + 2-butén 81 % 3 2 2 1-butén 19% [Zajcev-szabály, 1875]..amelyiken kevesebb van 3 3 3 3 + - 3 + 3 lassú tert-butil-bromid 3 3 + 3 2 + B + 2 3 B gyors Két lépéses, monomolekulás Átmeneti termék Konkurrens reakció: S N 1 v=k[szubsztrát]

Az E1 sebességet befolyásoló tényezők 1. A szubsztrát szerkezete 1.1. Az alkil csoport (karbokation stabilitás) δ+ δ - R 3 X > R 2 X > R 2 X 1.2. A halogén atom (távozó csoport) ( X kötéserősség fordított) δ+ δ - R 3 I > R 3 > R 3 F 2. Az oldószer ----------------------------- Alaptípusok E2 átmeneti állapot X X B átmeneti állapot Egylépéses, bimolekulás Átmeneti állapot v=k[bázis][szubsztrátum] Konkurrens reakció: S N 2 B

Az E2 sebességet befolyásoló tényezők 1. A szubsztrát szerkezete [ld. E1] 2. A reaktáns bázicitása, térigénye a) - N 2 > 2 5 O - > - O > 3 OO - b) 3 3 3 3 A 3 2 3 2 3 2 3 B B 2-bróm,2-metil bután 2-metil-2-butén 2-metil-1-butén BÁZIS A [%] B 3 2 O 70 30 3 3 O 3 22,5 77,5 2 3 3 2 O 2 3 11,5 88,5 Termikus elimináció bázisként viselkedik

Sztereomechanizmus 1. 1 2 3 4 3 2 3 3 K + - O 2 3 EtO, 70 o 2 2 3 3 + 3 3 3 2-bróm,2-metil-bután 29% 71% 2-metil-1-butén 2-metil-2-butén Regioszelektivitás: 2,3 - > 1,2 - Zajcev-szabály (1875): A proton arról a -atomról hasad le, amelyen eleve kevesebb volt. 2. K + - O 2 3 3 2 3 EtO, 70 o 3 2 2 3 + 3 2-bróm-bután 1-butén cisz-2-butén (20%) (20%) Sztereoszelektivitás: A stabilabb transz termék lesz a fő komponens. [Egyik sztereoizomer képződése preferált.] 3 + 3 transz-2-butén (60%)

Alkohol dehidratálása SAV katalizis! 2 2 O 2 SO 4 160 o 2 2 + 2 O Alkil-halogenidek dehidrohalogénezése l ciklohexil-klorid Na + - O 2 3 EtO, 55 o ciklohexén BÁZIS katalizis! + l Vicinális dihalogenidek 6 5 Zn 6 5 EtO 4 3 1 2 3 6 5 3 6 5 1,2-dibróm-1,3-difenil-bután 1,3-difenil-1-butén ofmann-elimináció ( 1850) 2 2 N 2 + 3 3 I 3 MeI 2 2 hevítés - N( 3 ) 3-2 O 2 2 N( 3 ) 3 I Ag 2 O 2 O 2 2 N( 3 ) 3 O

3. α - vagy 1,1 - elimináció Példa: [polihalogének] l l l kloroform O Erős elektrofil l + l l diklór-karbén lassú - l 3 - l gyors Ol 2 4. γ- vagy 1,3 - elimináció Példa: [polihalogének] 5 4 2 1 3 B r 2 2 3 2 2 3 B r 3,3-di(brómmetil)-pentán Zn EtO 2 O 3 2 2 1,1-dietil-ciklopropán 1 3 2 2 2 3 (92%) + Zn 2 3 2 2 3 2 2 B r Z n B r

Dimitrov I. Mengyelejev (1834-1907, Pétervár) Vlagyimir V. Markovnyikov (1838-1904, Pétervár) Alexander P. Borogyin (1833-1887, Pétervár) Friedrich Beilstein (1838-1906, Pétervár), Mengyelejev utóda