دفع السهم

الانشطار المتجانس للرابطة هو عملية يتم فيها فصل زوج الإلكترونات المكون للرابطة، مما يؤدي إلى كسرها. ويُشار إلى ذلك بسهمين منحنيين مفردين يشيران بعيدًا عن الرابطة. نتيجةً لهذه العملية، يبقى إلكترون منفرد غير مزدوج، يُشار إليه بنقطة على كل ذرة كانت مرتبطة سابقًا برابطة. ويمكن الإشارة إلى حركة الإلكترون المنفرد بسهم منحني يُعرف عادةً باسم "خطاف الصيد". ^{[ 9 ]} تُعرف هذه الأنواع من الإلكترونات المنفردة بالجذور الحرة . ويتطلب حدوث هذه العملية وجود حرارة أو ضوء لتوفير الطاقة الكافية. ^{[ 10 ]}

على سبيل المثال، يتسبب الضوء فوق البنفسجي في كسر الرابطة بين ذرتي الكلور كسراً متجانساً. ينفصل زوج الإلكترونات، ويُشار إليه بسهمين على شكل خطاف صيد بين الذرتين يشيران إلى ذرتي الكلور. بعد حدوث التفاعل، يتبقى في كل جزيء كلور إلكترون منفرد. هذه هي المرحلة الأولية لعملية الهلجنة الجذرية الحرة .

انشطار الرابطة غير المتجانس هو عملية ينتقل فيها زوج الإلكترونات الذي كان يشكل الرابطة إلى إحدى الذرات التي كانت مرتبطة بها سابقًا. تنكسر الرابطة، مُكَوِّنةً جسيمًا سالب الشحنة ( أنيون ) وجسيمًا موجب الشحنة ( كاتيون ). يحتفظ الأنيون بالإلكترونات من الرابطة، بينما يُجرَّد الكاتيون من هذه الإلكترونات. عادةً ما يتكوَّن الأنيون على الذرة الأكثر كهرسلبية ، وهي في هذا المثال الذرة B. وذلك لأن الذرة الأكثر كهرسلبية تجذب الإلكترونات نحوها بقوة أكبر، مما يؤدي إلى شحنتها السالبة.

يحدث تفاعل حمض-قاعدة لويس عندما تتبرع جزيئة تحتوي على زوج إلكتروني حر، أو قاعدة، بإلكتروناتها إلى مستقبل زوج إلكتروني، يُعرف أيضًا بالحمض. ^{[ 11 ]} يمكن توضيح ذلك في التفاعل بسهم منحني يشير من زوج الإلكترونات غير الرابط إلى مستقبل الإلكترونات. في التفاعل الذي يتضمن أحماض وقواعد برونستد-لوري، تُستخدم الأسهم بنفس الطريقة، وتساعد في تحديد البروتون المهاجم. ^{[ 12 ]} في تفاعل حمض-قاعدة برونستد-لوري، يبدأ السهم من القاعدة، مستقبل البروتون، إلى الحمض، مانح البروتون. ^{[ 13 ]}

يحدث تفاعل SN1 عندما ينفصل جزيء إلى مكون موجب الشحنة ومكون سالب الشحنة. ويحدث هذا عادةً في المذيبات شديدة القطبية _من خلال عملية تُسمى التحلل المذيب . ثم يتفاعل المكون موجب الشحنة مع نيوكليوفيل لتكوين مركب جديد. وتُعد تفاعلات _SN1 تفاعلات يعتمد معدل حدوثها فقط على تركيز الهالو ألكان.

في المرحلة الأولى من هذا التفاعل (التحلل المائي)، تنكسر الرابطة CL، وينضم كلا الإلكترونين من تلك الرابطة إلى LG ( المجموعة المغادرة ) لتكوين أيوني LG⁻ ^{و R₃C⁺} . _يُمثل هذا بالسهم المنحني الذي يشير بعيدًا عن الرابطة C-LG ونحو LG. ثم ينجذب النيوكليوفيل Nu⁻ إلى R₃C⁺ ، فيتبرع بزوج ^من _{الإلكترونات} ^مكونًا رابطة C-Nu جديدة.

نظرًا لأن تفاعل SN1 يتم باستبدال مجموعة مغادرة بذرة كبريت (S) بذرة نيتروجين (N) محبة للنواة (N)، _{يُستخدم} مصطلح SN1 _. ولأن خطوة التحلل المائي الأولية في هذا التفاعل تتضمن انفصال جزيء واحد عن مجموعته المغادرة، تُعتبر المرحلة الأولية من هذه العملية تفاعلًا أحادي الجزيء. إن مشاركة نوع واحد فقط في المرحلة الأولية من التفاعل تُعزز التسمية الميكانيكية لـ SN1 . ^{[ 14 ]} _يتكون تفاعل SN1 _من خطوتين.

يحدث تفاعل SN2 عندما يُزيح نيوكليوفيل مجموعة مغادرة موجودة على جزيء من الجهة الخلفية _لها . ينتج عن هذا الإزاحة أو الاستبدال تكوين ناتج استبدال مع انعكاس التكوين الفراغي. يُكوّن النيوكليوفيل رابطة مع زوج الإلكترونات الحر لديه كمصدر للإلكترونات. أما مستقبل الإلكترونات الذي يستقبل الكثافة الإلكترونية في النهاية فهو مجموعة المغادرة (النيوكليوفيل)، حيث يحدث تكوين الرابطة وكسرها في آنٍ واحد عند _{حالة الانتقال (المميزة بعلامة الخنجر المزدوج). تعتمد سرعة تفاعلات SN2} على تركيز كل من الهالو ألكان والنيوكليوفيل.

نظرًا لأن تفاعل SN2 يتم باستبدال مجموعة مغادرة بمجموعة محبة للنواة ، يُستخدم رمز SN . ولأن هذه الآلية تتم بتفاعل نوعين جزيئيين في الحالة الانتقالية، يُشار إليها بالعملية ثنائية _{الجزيئات} ، مما يُفسر استخدام رمز _SN2 . ^{[ 15 ]} يُعد تفاعل SN2 عملية متناسقة ، أي أن الروابط تنكسر وتتشكل في آنٍ _واحد . وبالتالي ، _فإن حركة الإلكترونات الموضحة بالأسهم تحدث بشكل متزامن. ^{[ 16 ]} يتكون تفاعل SN2 _من خطوة واحدة.

يحدث حذف E1 عندما يغادر بروتون مجاور لشحنة موجبة ويولد رابطة مزدوجة .

لأن التكوين الأولي للكاتيون ضروري لحدوث تفاعلات E1، فإن تفاعلات E1 غالباً ما تُلاحظ كتفاعلات جانبية لآليات S _N 1.

تتم تفاعلات الحذف من النوع E1 بإزالة مجموعة مغادرة، مما يؤدي إلى تصنيفها كتفاعل E. ولأن هذه الآلية تبدأ بتفكك مادة ابتدائية واحدة لتكوين كاتيون كربوني، تُعتبر هذه العملية تفاعلاً أحادي الجزيء. إن مشاركة نوع كيميائي واحد فقط في المرحلة الأولية من التفاعل تُعزز تصنيف الآلية إلى E1 .

يحدث حذف E2 عندما يتم استخراج بروتون مجاور لمجموعة مغادرة بواسطة قاعدة مع إزالة متزامنة لمجموعة مغادرة وتكوين رابطة مزدوجة.

على غرار العلاقة بين تفاعلات الحذف E1 وآليات _SN1 ، غالبًا ما تحدث تفاعلات الحذف E2 بالتنافس مع تفاعلات _SN2 . وتُلاحظ هذه الظاهرة بشكل خاص عندما تكون القاعدة أيضًا نيوكليوفيلية. ولتقليل هذا التنافس، تُستخدم عادةً قواعد غير نيوكليوفيلية لإحداث تفاعلات الحذف E2.

تتم تفاعلات الحذف E2 عبر استخلاص أولي لبروتون بواسطة قاعدة أو نيوكليوفيل، مما يؤدي إلى حذف مجموعة مغادرة، وهو ما يبرر تسميتها بـ E. ولأن هذه الآلية تتم عبر تفاعل نوعين (الركيزة والقاعدة/النيوكليوفيل)، تُصنف تفاعلات E2 على أنها ثنائية الجزيئات. وبالتالي، فإن مشاركة نوعين في المرحلة الأولية من التفاعل تُعزز تصنيف الآلية إلى E2 .

تحدث تفاعلات الإضافة عندما تتفاعل النيوكليوفيلات مع مركبات الكربونيل . عند إضافة نيوكليوفيل إلى ألدهيد أو كيتون بسيط ، ينتج عن ذلك إضافة 1،2. أما عند إضافة نيوكليوفيل إلى نظام كربونيل مترافق، فينتج عن ذلك إضافة 1،4. يُشتقّ الرمزان 1،2 و1،4 من ترقيم ذرات المركب الابتدائي، حيث يُرمز للأكسجين بالرقم "1"، ثم تُرقّم كل ذرة مجاورة له بالتسلسل حتى موقع الإضافة النيوكليوفيلية. تحدث إضافة 1،2 عند إضافة نيوكليوفيلية إلى الموضع 2، بينما تحدث إضافة 1،4 عند إضافة نيوكليوفيلية إلى الموضع 4.

تفاعلات الإضافة والحذف هي تفاعلات إضافة تتبعها مباشرةً تفاعلات حذف. تحدث هذه التفاعلات عادةً عندما تتفاعل الإسترات (أو مجموعات وظيفية مشابهة) مع النيوكليوفيلات. في الواقع، الشرط الوحيد لحدوث تفاعل الإضافة والحذف هو أن تكون المجموعة المراد حذفها مجموعة مغادرة أفضل من النيوكليوفيل الداخل.