Οργανική αντίδραση

Οργανικές ονομάζονται οι χημικές αντιδράσεις στις οποίες συμμετέχουν οργανικές ενώσεις.

Οι παλιότερες οργανικές αντιδράσεις που αναφέρονται σε γραπτά κείμενα είναι η καύση και η διαδικασία παρασκευής σαπουνιών από λίπη (σαπωνοποίηση). Όμως η σύγχρονη ιστορία των οργανικών αντιδράσεων μπορούμε να πούμε ότι ξεκινά με την ιστορική σύνθεση του Wöhler το 1828.
Πολλά βραβεία Nobel έχουν δοθεί για την επινόηση συγκεκριμένων οργανικών αντιδράσεων όπως η αντίδραση Grignard το 1912, η διενική σύνθεση (αντίδραση Diels-Alder) το 1950, η αντίδραση Wittig το 1979, η ολεφινική μετάθεση το 2005 κ.ά.
Οι βασικές οργανικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν προσθήκες, αποσπάσεις, αντικαταστάσεις (ή υποκαταστάσεις), οξειδοαναγωγές κ.ά. Στην Οργανική Σύνθεση, οι οργανικές αντιδράσεις χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία νέων οργανικών μορίων. Οι οργανικές αντιδράσεις χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην παρασκευή χημικών προϊόντων, φαρμάκων, πλαστικών, πρόσθετων τροφίμων κ.λ.π.

Βασικές αρχές

Οι βασικές αρχές που διέπουν τις αντιδράσεις της ανόργανης χημείας, είναι βέβαια οι ίδιες και για τις οργανικές αντιδράσεις. Οι οργανικές αντιδράσεις έχουν όμως και μερικά ιδιαίτερα χαρακτηριστικά :

Επειδή οι οργανικές ενώσεις είναι στην πλειοψηφία τους ομοιοπολικές, οι αντιδράσεις που δίνουν είναι κυρίως μοριακές δηλαδή αντιδράσεις ανάμεσα σε μόρια. Έτσι, είναι γενικά βραδείες δηλαδή η ταχύτητα με την οποία πραγματοποιούνται είναι συνήθως μετρήσιμη και όχι μεγάλη. Αντίθετα οι ανόργανες αντιδράσεις είναι συνήθως ιοντικές.
Οι οργανικές αντιδράσεις επειδή γίνονται μέσα σε κλειστά συστήματα, είναι αμφίδρομες και επομένως δεν είναι ποσοτικές δηλαδή δεν έχουμε πλήρη μετατροπή των αντιδρώντων σε προϊόντα. Η απόδοση των οργανικών αντιδράσεων είναι σχετικά μικρή.
Πολλές οργανικές αντιδράσεις γίνονται ταυτόχρονα προς διαφορετικές κατευθύνσεις, οπότε τα τελικά προϊόντα είναι περισσότερα του ενός και διαφορετικά μεταξύ τους. Πρέπει επομένως να γίνονται κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και αντιδραστηρίων, για να είναι γνωστό το κύριο προϊόν. Για παράδειγμα όταν επιδράσει υδροξείδιο του καλίου (ΚΟΗ) σε αλκυλαλογονίδιο (RX) παίρνουμε μίγμα αλκοόλης (αν το ΚΟΗ είναι σε υδατικό διάλυμα) και αλκενίου (αν το ΚΟΗ είναι σε πυκνό θερμό αλκοολικό διάλυμα).

Ταξινόμηση οργανικών αντιδράσεων

Δεν υπάρχει όριο στον αριθμό των πιθανών οργανικών αντιδράσεων και των μηχανισμών, όμως παρόλο το τεράστιο πλήθος τους, μπορούν να ταξινομηθούν με τα ακόλουθα κριτήρια :

Γενική κατάταξη

Αντιδράσεις υποκατάστασης. Αυτές υποδιαιρούνται σε :
- Πυρηνόφιλη αλειφατική υποκατάσταση που πραγματοποιείται με μονομοριακό (S_N¹), με διμοριακό (S_N²) και με εσωτερικό (S_Nⁱ) μηχανισμό.
- Πυρηνόφιλη αρωματική υποκατάσταση.
- Ηλεκτρονιόφιλη αλειφατική υποκατάσταση που πραγματοποιείται με μονομοριακό (S_E¹), με διαμοριακό (S_E²) μηχανισμό. Εδώ ανήκουν και διάφορες άλλες ηλεκτρονιόφιλες αντιδράσεις όπως οι αντιδράσεις παρεμβολής καρβενίων ή νιτρενίων, η αλογόνωση των κετονών, η αλογονοφορμική αντίδραση, ο σχηματισμός υλιδίων, οι αντιδράσεις εναμινών
- Ηλεκτρονιόφιλη αρωματική υποκατάσταση.
- Υποκατάσταση ελευθέρων ριζών.
Αντιδράσεις προσθήκης όπως είναι π.χ. οι αλογονώσεις, υδραλογονώσεις, υδρολύσεις, προσθήκες σε διπλούς, τριπλούς, καρβονυλικούς διπλούς δεσμούς κ.ά. Οι προσθήκες υποδιαιρούνται σε :
- Πυρηνόφιλη προσθήκη.
- Ηλεκτρονιόφιλη προσθήκη.
- Προσθήκη ελευθέρων ριζών.
- Με την ευρύτερη έννοια εδώ ανήκουν και οι αντιδράσεις πολυμερισμού (πολυμερισμοί προσθήκης και συμπύκνωσης).
Αντιδράσεις απόσπασης που διακρίνονται σε :
- Αντιδράσεις β-απόσπασης οι οποίες χωρούν με μηχανισμούς Ε₁ και Ε₂ καθώς και με εσωτερικό μηχανισμό (Ε_i). Είναι οι περισσότερες αντιδράσεις απόσπασης.
- Άλλες αποσπάσεις όπως α-απόσπαση, αντιδράσεις 1,3- και 1,4-απόσπασης και απόσπαση διαμέσου της συζυγούς βάσης (μηχανισμός E₁cB).
- Στην κατηγορία αυτή μπορούμε να εντάξουμε και τις αντιδράσεις μετάθεσης και διάσπασης.

Υποδιαιρέσεις της γενικής κατάταξης

Οι προηγούμενες γενικές κατηγορίες υποδιαιρούνται ανάλογα με το μηχανισμό της αντίδρασης δηλαδή ανάλογα με τα σχηματιζόμενα ενδιάμεσα προϊόντα και τον τρόπο μετατόπισης των ηλεκτρονίων σε :
- Πολικές ή ετερολυτικές αντιδράσεις. Οι πολικές αντιδράσεις είναι οι περισσότερο συνηθισμένες και χωρούν κυρίως σε διαλύματα.
- Ομολυτικές ή αντιδράσεις ελευθέρων ριζών. Οι αντιδράσεις αυτές γίνονται συνήθως στην αέρια φάση και είναι αλυσωτές.
- Περικυκλικές ή σύγχρονες αντιδράσεις. Ονομάστηκαν περικυκλικές ή σύγχρονες διότι σε ένα μεταβατικό κυκλικό στάδιο γίνεται συγχρόνως διάσπαση των παλιών και δημιουργία των νέων δεσμών.
Οι διάφορες αντιδράσεις ανάλογα με τη στερεοχημική δομή των προϊόντων τους διακρίνονται σε :
- Στερεοειδικές και
- Στερεοεκλεκτικές.

Κατάταξη ανάλογα με το μήκος της ανθρακικής αλυσίδας, των αντιδρώντων και προϊόντων της αντίδρασης

Αντιδράσεις σύνθεσης (οργανικών ενώσεων).
Αντιδράσεις αποσύνθεσης ή διάσπασης.
Αντιδράσεις ανοικοδόμησης.
Αντιδράσεις αποικοδόμησης.
Αντιδράσεις διατήρησης της ανθρακικής αλυσίδας.

Κατάταξη ανάλογα με το αποτέλεσμα που πραγματοποιείται

Αντιδράσεις οξέων-βάσεων.
Αντιδράσεις αντικατάστασης. Σ' αυτές ανήκουν :
- Αντιδράσεις υποκατάστασης.
- Αντιδράσεις αλκυλίωσης.
- Αντιδράσεις εστεροποίησης.
- Αντιδράσεις υδρόλυσης.
Αντιδράσεις προσθήκης οι οποίες υποδιαιρούνται σε :
- Αντιδράσεις προσθήκης στο διπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα.
- Αντιδράσεις προσθήκης στον τριπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα.
- Αντιδράσεις προσθήκης στον καρβονυλικό διπλό δεσμό.
Αντιδράσεις απόσπασης.
Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.
Αντιδράσεις ισομερείωσης.
Αντιδράσεις κυκλοποίησης.
Αντιδράσεις πολυμερισμού που διακρίνονται σε :
- Αντιδράσεις πολυμερισμού προσθήκης.
- Αντιδράσεις πολυμερισμού συμπύκνωσης.
- Αντιδράσεις συμπολυμερισμού.

Κατάταξη ανάλογα με τη χαρακτηριστική ομάδα που αντιδρά

Οι οργανικές αντιδράσεις μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τη χαρακτηριστική ομάδα που συμμετέχει στα αντιδρώντα και στα προϊόντα μιας αντίδρασης. Έτσι, διακρίνουμε αντιδράσεις του καρβονυλίου (των αλδεϋδών και κετονών), του υδροξυλίου (των αλκοολών), του καρβοξυλίου (των οξέων) κ.λ.π.

Άλλοι τρόποι ταξινόμησης των οργανικών αντιδράσεων

Στην οργανική χημεία των ετεροκυκλικών ενώσεων, οι οργανικές αντιδράσεις ταξινομούνται ανάλογα με το είδος του ετεροκυκλικού δακτυλίου και του ετεροατόμου που συμμετέχει. Έτσι διακρίνουμε αντιδράσεις όπου συμμετέχουν ετεροάτομα αζώτου, φωσφόρου, θείου κ.ά., αντιδράσεις τετραμελών, πενταμελών, εξαμελών κ.ά. δακτυλίων κ.λ.π. Οι οργανικές αντιδράσεις μπορούν ακόμα να ταξινομηθούν ανάλογα με το άτομο με το οποίο ενώνεται ο άνθρακας και συμμετέχει στην αντίδραση. Έτσι, έχουμε οργανομεταλλικές αντιδράσεις (όπου συμμετέχει δεσμός άνθρακα-μετάλλου), οργανοφωσφορικές αντιδράσεις, οργανοπυριτικές αντιδράσεις κ.λ.π. Επειδή ο άνθρακας μπορεί να ενωθεί σχεδόν με όλα τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα, συμπεραίνουμε ότι προκύπτουν έτσι πολλές κατηγορίες οργανικών αντιδράσεων.

Δείτε επίσης

Πηγές

Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Χημικές Αντιδράσεις", Αθήνα 1976.
Βάρβογλης Α. "Χημεία Οργανικών Ενώσεων", Θεσσαλονίκη 1986.
Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία οργανικής χημείας", Έκδοση 13η, Αθήνα 1985.
Αλεξάνδρου Ν. Ε. "Γενική Οργανική Χημεία, Δομή-Φάσματα-Μηχανισμοί", Τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1985.
Morrison R. T., Boyd R. N. "Οργανική Χημεία" Τόμοι 1ος,2ος,3ος, Μετάφραση:Σακαρέλλος-Πηλίδης-Γεροθανάσης, Ιωάννινα 1991.
Meislich H., Nechamkin H., Sharefkin J. "Οργανική Χημεία", Μετάφραση:Βάρβογλης Α., Αθήνα 1983.
Ιακώβου Π. "Οργανική Χημεία. Σύγχρονη Θεωρία και Ασκήσεις", Θεσσαλονίκη 1995.
Μπαζάκης Ι. Α. "Γενική Χημεία", Αθήνα.