ردود أفعال إضافة هي إجراءات مهمة فيما يتعلق بالتركيبات العضوية ، لأنه من خلالها يمكن تطوير عدد مثير للاهتمام من المواد العضوية.
لكي يحدث تفاعل الإضافة ، من الضروري إنشاء موقعي ربط في سلسلة الكربون ، والذي يحدث ببساطة عندما تكون السلسلة غير مشبعة (وجود رابط بي). وبالتالي ، عندما يتم كسر رابط pi ، تظهر المواقع في السلسلة.
مجموعة من المواد التي يمكن استخدامها بالإضافة إلى التوليفات ألكانات حلقي أو الأعاصير، مجموعة الهيدروكربونات ذات السلاسل الحلقية والمشبعة. إنهم يهربون من القاعدة العامة للإضافة لأنه ليس لديهم رابط pi ، ولكن اعتمادًا على بعض الشروط (حرارة ، معدن محفز ، وسط حمضي) يمكن أن يخضعوا لكسر سلسلة بين ذرتين من الكربون ، مما يتسبب في ظهور موقعين ربط حتى تحدث الإضافة. ومع ذلك ، هناك حقيقة تقيد استخدام هذه المركبات. الحقيقة هي النداء نظرية الإجهاد الدائري ، التي اقترحها Adolf V. باير عام 1885.
لكي يتم كسر رابطة سيجما بين الكربون ، يجب أن يكون هناك عدم استقرار معين بين الكربون. يرتبط عدم الاستقرار هذا بزاوية الروابط بين الكربون. وفقًا لباير ، فإن الزاوية التي توفر a استقرار كبير لارتباط سيجما
هو 109.47ا. وبالتالي ، السلاسل التي لها زاوية بين ذرات الكربون أصغر من 109.47ا تميل إلى أن يكون لديها عدم استقرار في روابط سيجما بين الكربون الذي يشكل السلاسل ، والتي تفضل كسرها المتحالف مع حالة خارجية مثالية.الألكانات الحلقية الوحيدة التي لها زاوية أصغر من 109.47ا من بين ذرات الكربون سيكلوبروبان (60ا) ، سيكلوبوتان (90ا) وسيكلوبنتان (108ا). سيكلوبنتان له زاوية قريبة جدًا من 109.47ا لديها روابط سيجما مستقرة جدًا ، وبالتالي لا يمكنها الخضوع لأي تفاعل إضافة. يوجد أدناه تراكيب هذه الألكانات الحلقية الثلاثة:
الصيغة الهيكلية لـ cyclopropane و cyclobutane و cyclopentane ، على التوالي
الملاحظة: أي ألكان حلقي يحتوي على أكثر من 5 ذرات كربون في السلسلة سينفذ تفاعل استبدال لـ على سبيل المثال ، وليس إضافة أبدًا لأن الروابط سيجما بين ذرات الكربون الخاصة بهم شديدة للغاية مستقر.
تفاعلات الإضافة التي يمكن أن تحدث مع السيكلو ألكانات هي في الأساس كلها ، ولكن مع السيكلوبنتان ، فإن التفاعلات الوحيدة التي يمكن أن تخضع لها هي الهدرجة والهالوجين. فيما يلي أمثلة على الإضافات التي تحتوي على ألكانات حلقيّة وشروط حدوثها:
أ) الهدرجة
تفاعل الألكان الحلقي مع جزيء الهيدروجين مع وجود محفز معدني مسحوق (الزنك أو النيكل أو البلاتين) في وجود تسخين (حوالي 180 درجة مئوية)اج). في هذا التفاعل ، سوف يؤدي الألكان الحلقي إلى ظهور أ ألكان. في هذا التفاعل ، بعد كسر الدورة ، تتم إضافة ذرة هيدروجين واحدة إلى كل من ذرات الكربون الموجودة في رابطة سيجما التي تم كسرها.
تفاعل إضافة في سيكلوبوتان باستخدام الهيدروجين
ب) الهلجنة
تفاعل الألكان الحلقي مع جزيء الهالوجين (الكلور ، البروم ، اليود ، على سبيل المثال) مع وجود محفز كلوريد الحديد III (FeCl3). في هذا التفاعل ، سوف يؤدي الألكان الحلقي إلى ظهور أ هاليد عضوي مع ذرتين هالوجين في السلسلة. بعد كسر الدورة ، لدينا إضافة ذرة هالوجين على كل من ذرات الكربون في رابطة سيجما التي تم كسرها.
تفاعل الإضافة في السيكلوبوتان باستخدام البروم
ج) التفاعل مع هالوجينهيدريدات (هاليدات حمض)
تفاعل الألكان الحلقي مع جزيء الهيدرات غير العضوي المحتوي على الهالوجين (HCl. HBr ، HI). نظرًا لاستخدام الحمض كمفاعل ، لا يتم استخدام محفز. في هذا التفاعل ، سوف يؤدي الألكان الحلقي إلى ظهور أ هاليد عضوي مع ذرة هالوجين واحدة فقط في السلسلة. بعد كسر الدورة ، لدينا إضافة ذرة هيدروجين على أحد ذرات الكربون في رابطة سيجما التي تم تكسيرها وهالوجين على الكربون الآخر. الامتثال لقاعدة ماركوفنيكوف (H على أكثر الكربون المهدرج والهالوجين على أقل الكربون المهدرج).
ملحوظة: يحدث فقط مع البروبان الحلقي والسيكلوبوتان.
تفاعل إضافة في البروبان الحلقي باستخدام حمض الهيدروكلوريك
ملحوظة: يحدث فقط مع البروبان الحلقي والسيكلوبوتان.
د) الترطيب
تفاعل سيكلو ألكان مع جزيء ماء في وجود حامض الكبريتيك والتسخين. في هذا التفاعل ، سوف يؤدي الألكان الحلقي إلى ظهور أ كحول أحادي (كحول مع مجموعة OH واحدة فقط في السلسلة). بعد كسر الدورة ، لدينا إضافة ذرة هيدروجين على أحد ذرات الكربون في رابطة سيجما التي تم كسرها وهيدروكسيل (OH) على الكربون الآخر. الامتثال لقاعدة ماركوفنيكوف (H على أكثر الكربون المهدرج والهيدروكسيل على أقل الكربون المهدرج).
ملحوظة: يحدث فقط مع البروبان الحلقي والسيكلوبوتان.
تفاعل إضافة في البروبان الحلقي باستخدام حمض الهيدروكلوريك
بي ديوغو لوبيز دياس
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/adicoes-ciclanos.htm