Присоединение — отщепление: общий механизм — Органическая химия для олимпиад

Присоединение — отщепление: общий механизм

8 заданий

Общий механизм

linkОпора

Производные кислот реагируют с нуклеофилами иначе, чем альдегиды и кетоны (урок 234). Нуклеофил так же присоединяется к атому углерода карбонильной группы, но в образовавшемся тетраэдрическом интермедиате есть уходящая группа. Интермедиат выбрасывает её, двойная связь C=O восстанавливается, и в итоге одна группа при ацильном атоме замещается другой.

Как нарисовать замещение у ацильного атома

  1. Нуклеофил атакует атом углерода карбонильной группы, и образуется тетраэдрический интермедиат — так же, как у альдегидов и кетонов.
  2. Двойная связь C=O восстанавливается, и уходит лучшая уходящая группа: \(\ce{Cl-}\), \(\ce{RCOO-}\) или \(\ce{RO-}\); гидрид-ион и карбанионы уйти не могут.
  3. В итоге происходит замещение: одна группа при карбонильном атоме заменяется другой.
  4. В кислой среде карбонильная группа сначала протонируется и становится более сильным электрофилом; в основной среде действует более сильный, анионный нуклеофил.
Ацетилхлорид и метанол: присоединение даёт тетраэдрический интермедиат, а отщепление хлороводорода — метилацетат
Ацетилхлорид и метанол: присоединение даёт тетраэдрический интермедиат, а отщепление хлороводорода — метилацетат

Примеры

1. Аммиак. Пропаноилхлорид с аммиаком через тетраэдрический интермедиат даёт пропанамид; второй эквивалент аммиака связывает хлороводород.

Хлорид-ион уходит из тетраэдрического интермедиата
Хлорид-ион уходит из тетраэдрического интермедиата

2. Ангидрид. Уксусный ангидрид с этанолом даёт этилацетат и уксусную кислоту: уходящая группа здесь — ацетат-ион.

Уходящая группа — ацетат-ион
Уходящая группа — ацетат-ион

errorЗамещение, а не присоединение

Тетраэдрический интермедиат производного кислоты выбрасывает уходящую группу, и двойная связь C=O восстанавливается. Поэтому итог реакции — замещение, а не присоединение, как у альдегидов и кетонов.

edit_noteПопробуйте сами

Почему кетоны не вступают в реакции замещения у карбонильной группы?

expand_moreПоказать решение

У кетона нет хорошей уходящей группы: углеводородные группы и атом водорода не уходят в виде анионов.

Лестница активности

Механизм из первой части урока объясняет, почему производные кислот реагируют с разной скоростью. Чем легче уходит группа и чем меньше она отдаёт электронов карбонильной группе по резонансу, тем активнее производное. Так получается лестница активности, по которой удобно планировать превращения производных друг в друга.

Как сравнить реакционную способность производных

  1. Активность убывает в ряду: хлорангидрид > ангидрид > сложный эфир ≈ кислота > амид > карбоксилат.
  2. Чем лучше уходящая группа (чем слабее она как основание), тем активнее производное: \(\ce{Cl-}\) > \(\ce{RCOO-}\) > \(\ce{RO-}\) > \(\ce{NH2-}\).
  3. Чем сильнее неподелённая пара уходящей группы сопряжена с группой C=O, тем ниже активность: у амида пара азота сильно делокализована.
  4. Активное производное легко превращается в менее активное, а обратное превращение требует активации — через кислоту и хлорангидрид.
ПроизводноеУходящая группа\(pK_a\) сопряжённой кислоты
хлорангидрид\(\ce{Cl-}\)−7
ангидрид\(\ce{RCOO-}\)5
сложный эфир\(\ce{RO-}\)16
амид\(\ce{NH2-}\)38
\[\ce{RCOCl} > \ce{(RCO)2O} > \ce{RCOOR'} > \ce{RCONH2}\]

Примеры

1. Гидролиз. Ацетилхлорид \(\ce{CH3COCl}\) реагирует с водой мгновенно, а этилацетат \(\ce{CH3COOC2H5}\) гидролизуется медленно и только в присутствии катализатора.

2. Путь вверх по лестнице. Чтобы получить из этилацетата ацетилхлорид, эфир сначала гидролизуют до уксусной кислоты, а затем кислоту обрабатывают тионилхлоридом.

Подняться по лестнице можно только через кислоту
Подняться по лестнице можно только через кислоту

errorВниз по лестнице легко, вверх — только через кислоту

Из хлорангидрида получают все остальные производные, а менее активные производные сначала гидролизуют до кислоты.

edit_noteПопробуйте сами

Какое производное быстрее реагирует с водой: пропаноилхлорид или пропанамид?

expand_moreПоказать решение

Пропаноилхлорид: хлорид-ион — гораздо лучшая уходящая группа, чем амид-ион, а пара азота в амиде сопряжена с группой C=O.

push_pinГлавное

Нуклеофил атакует атом C=O производного, образуется тетраэдрический интермедиат, C=O восстанавливается и выбрасывает лучшую уходящую группу — итог замещение (у альдегидов и кетонов уйти нечему). Активность: хлорангидрид > ангидрид > сложный эфир ≈ кислота > амид > карбоксилат — чем слабее основание уходящей группы и чем слабее её резонанс с C=O, тем активнее производное. Активное производное легко превращается в менее активное; обратный путь — только через активацию.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.