Существует два основных типа реакций ионного замещения алифатических соединений: SN2 и SN1.

Нуклеофилом называется атом (или частица), который может отдать пару электронов любому элементу, иному чем водород. Hlg, который вытесняется (замещается) уходящей группой.

Реакция SN2

Энергетический профиль SN2-замещения

Частичное связывание между нуклеофилом, уходящей группой и атакуемым атомом обозначается пунктирной линией. Вцелом реакция проходит с обращением относительной конфигурации, это обращение называется вальденовским (Вальден, 1893).

В реакции принимают участие 2 частицы и скорость реакции определяется концентрацией как галоид алкила так и нуклеофила.

Влияние алкильных заместителей на скорость реакции.

По сравнению с другими гидридными состояниями углерода реакции SN2 наиболее легко протекают у sp3-гибридизованного атома.

Влияние растворителя

При увеличении полярности растворителя исходное соединение стабилизируется в большей степени, чем активированный комплекс, а стало быть, и энергия активации.

Порядок реакционноспособности нуклеофилов в протонных растворителях следующий:

Ряд нуклеофильности галогенов:

Ряд уменьшения способности быть уходящей группой:

Реакция SN1

Характерна для третичных и вторичных алкилгалогенидов. SN1-реакция не является согласованным процессом и состоит из двух отдельных стадий:

Скорость реакции зависит от концентрации бромистого алкила.

О стабильности карбкатионов, с которыми уже встречались при дегидратации спиртов:

Действие хлора на углеродсодержащие вещества уже давно привлекало внимание многих химиков. Известно, что еще в 1815 г. Гей-Люсссак, обработав цианистоводородную кислоту хлором, обнаружил, что она превращается в хлорциан . Позже он же обратил внимание на то, что при отбеливании воска хлором последний поглощается воском, который при этом теряет равный хлору объем водорода.

В 1821 г. Фарадеем было показано, что масло голландских химиков (дихлорэтан) при продолжительном действии на него хлора превращается в новый продукт — шестихлористый углерод , известный в настоящее время под названием гексахлорэтана. В этом случае было также обращено внимание на замену водорода равным объемом хлора.

Исследуя бензольные соединения, Велер и Либих (1822 г.) установили, что хлор превращает соединение , называвшееся в то время гидридом бензоила в хлористый бензоил: , с замещением одного атома водорода хлором и выделением эквивалентного количества хлористого водород.