Вуглецю

Цязакономірність дістала назву правила Зайцева:

Аналогічно нуклеофільному заміщенню, елімінування галоген­алканів може проходити за бімолекулярним механізмом (Е2)та мономолекулярним механізмом (E1).

Механізм Е2 (бімолекулярне елімінування). Механізм бімоле­кулярного елімінування схожий з механізмом бімолекулярного нуклеофільногозаміщення та може бути поданий такою схемою:

Як і у випадку механізму S_N2 реакція за механізмом E2 іде в одну стадію з утворенням перехідного стану, у формуванні котрого беруть участь молекули двох реагентів. А тому швидкість такої реакції залежить від концентрації обох реагентів і описується кі­нетичним рівнянням другого порядку. Процеси розриву і утворен­ня зв'язків у перехідному стані відбуваються синхронно.

Різниця між механізмами S_N2 і E2 полягає в тому, що в меха­нізмі S_N2 частинка з неподіленою парою електронів або частинка, яка несе негативний заряд, атакує електрофільний атом вуглецю молекули галогеналкану, діючи при цьому як нуклеофіл, а в меха­нізмі E2 вона атакує атом водню при β-вуглецевому атомі, діючи як основа. Тому процеси S_N2 і E2 є конкуруючими, Найлегше за меха­нізмом E2 відбувається елімінування в первинних галогеналканів.

Механізм Е1 (мономолекулярне елімінування). Так саме, як механізм E2 схожий з механізмом S_N2, механізм E1 має велику схожість з механізмом S_N1 і конкурує з ним.

Реакція, яка іде за механізмом E1, являє собою двостадійний процес. На стадії І, як і у випадку механізму S_N1, під впливом роз­чинника відбувається іонізація молекули галогеналкану з утворен­ням карбкатіона. Процес іонізації іде повільно та визначає швид­кість реакції в цілому. На другій стадії карбкатіон, що утворився, стабілізується, відщеплюючи протон від β-вуглецевого атома з утворенням алкену.

Акцептором протона часто виявляється дам. розчинник, напри­клад вода, тому реакція, яка проходить за механізмом E1, звичайно не вимагає присутності основи як реагенту. В реакції елімінування за механізмом E1 найлегше вступають третинні галогеналкани.

В. В з а є м о д і я з м е т а л а м и

Галогеналкани реагують з деякими металами, утворюючи ме­талоорганічні сполуки. Найчастіше як метал використовують маг­ній. При взаємодії галогеналканів з металічним магнієм у середо­вищі безводного діетилового ефіру утворюються магнійорганічні сполуки, відомі під назвою реактивів Гріньяра:

Реактиви Гріньяра є надто реакційноздатними речовинами, їх активність зумовлена полярністю зв'язку вуглець—магній. Оскільки атом вуглецю має більшу електронегативність, ніж магній, зв'язок С—Мg поляризований таким чином, що на атомі вуглецю з'являється частковий негативний заряд Внаслідок цього магнійорганічні сполуки є сильними нуклеофільними реагентами і сильними основами.

При взаємодії галогеналканів з металічним натрієм металоор­ганічні сполуки утворюються як проміжні продукти (див. реакція Вюрца, с. 17).

Г. В і д н о в л е н н я г а л о г е н а л к а н і в

При відновленні галогеналканів утворюються алкани. Як відновлювачі використовують водень у присутності каталізаторів гід­рування або йодоводневу кислоту: