Исследования превращений органических соединений являются одной из важнейших составных частей органической химии. Химические реакции по своему существу являются процессами, в которых происходит перераспределение электронной плотности в реагирующей системе. В результате этого некоторые химические связи исчезают (разрываются) и образуются новые. Часто это связано с переносом электрона от одного атома на другой, от одной молекулы на другую. Процесс, в котором происходит исчезновение одних, и появление других химических связей, называется элементарным актом реакции.
Атом, у которого происходит разрыв или образование связей, является реакционным центром. Реакционными центрами могут быть те атомы, у которых более выражен электроноакцепторный или электронодонорный характер, т.е атомы на которых в результате влияния заместителей формируется либо дефицит, либо избыток электронной плотности. В момент реакции на этих атомах могут возникать значительные эффективные заряды, положительные или отрицательные. Схему, в которой изображены элементарные акты реакции, показаны реакционные центры, исходные и конечные продукты, называют механизмом реакции. Точнее, механизмом реакции называется детальное описание пути, ведущего от реагентов к продуктам реакции, включающее как можно более полную характеристику состава, строения промежуточных соединений и переходных состояний, а также предположения, касающиеся смещения электронов в ходе последовательных превращений частицы.
Чтобы осуществилась реакция между двумя частицами (молекулами, атомами, ионами), они должны столкнуться. Число столкновений зависит от кинетической энергии частиц, и оно увеличивается с ростом температуры. Однако не каждое столкновение вызывает реакцию между частицами. В реакцию вступают только частицы, обладающие достаточной энергией – активированные частицы, способные преодолеть энергетический барьер. В результате столкновений частицы активируются, но не все. С повышением температуры увеличивается число тех столкновений, которые приводят к реакции. При взаимодействии активированных молекул возникает активированный комплекс (переходное состояние):
| Реагирующие молекулы | ® ¬ | Активированные молекулы | ® ¬ | Переходное состояние | ® ¬ | Продукты реакции |
Энергия, затрачиваемая на образование активированного комплекса, называется энергией активации. Время жизниактивированного комплекса (переходного состояния) очень мало – около 10-12 секунды.
Реакционная способность рассматривается только по отношению к реакционному партнеру. Само вещество называют субстратом, а действующее на него соединение – реагентом. В субстрате воздействию реагента подвергается реакционный центр. Химические реакции по характеру изменения связей в субстрате и реагенте классифицируются на радикальные, ионные и согласованные.
