Adalékok ciklánokban. Az addíciós reakciók típusai a ciklánokban

A reakciók kiegészítés fontos akciók a szerves szintézisek szempontjából, mert ezeken keresztül érdekes számú szerves anyag fejleszthető.

Az addíciós reakció bekövetkezéséhez két kötőhelyet kell létrehozni a szénláncban, ami egyszerűen akkor következik be, ha a lánc telítetlen (a pi link). Így, ha a pi link megszakad, a helyek megjelennek a láncban.

A szintézisek mellett felhasználható anyagok csoportja cikloalkánok vagy ciklánok, ciklikus és telített láncú szénhidrogének csoportja. Megkerülik az összeadás általános szabályát, mivel nincs pi linkjük, de bizonyos feltételektől függően (hő, katalizátor fém, savas közeg) láncszakadáson eshetnek át két szénatom között, aminek következtében két kötőhely jelenik meg a hozzáadáshoz. Van azonban egy tény, amely korlátozza ezeknek a vegyületeknek a használatát. A tény a hívás gyűrűs feszültség elmélet, javasolta Adolf V. Bayer 1885-ben.

Ahhoz, hogy a szénatomok közötti szigmakötés megszakadjon, bizonyos instabilitásnak kell lennie a szénatomok között. Ez az instabilitás a szénatomok közötti kötések szögével kapcsolatos. Bayer szerint az a szög, amely a

nagy stabilitás a sigma linkhez ez 109,47^O. Így olyan láncok, amelyeknek a szénatomok közötti szöge kisebb, mint 109,47^O hajlamosak instabilitást mutatni a láncokat alkotó szénatomok közötti szigma kötésekben, ami kedvez a törésüknek, ami ideális külső állapothoz kapcsolódik.

Az egyetlen cikloalkán, amelynek szöge kisebb, mint 109,47^O szénatomjai között vannak ciklopropán (60^O), ciklobután (90^O) és ciklopentán (108^O). A ciklopentán szöge nagyon közel van 109,47-hez^O nagyon stabil szigma kötésekkel rendelkezik, ezért nem megy át semmilyen addíciós reakción. Az alábbiakban láthatjuk ennek a három cikloalkánnak a szerkezetét:

A ciklopropán, a ciklobután és a ciklopentán szerkezeti képlete

Megfigyelés: Bármely cikloalkán, amelynek láncában 5-nél több szénatom van, szubsztitúciós reakciót hajt végre példa, és soha nem adalék, mert a szénatomok közötti szigma kötések rendkívül erősek stabil.

A cikloalkánokkal végbemenő addíciós reakciók alapvetően az összesek, de a ciklopentánnál csak a hidrogénezés és a halogénezés mehet végbe. Az alábbiakban példák találhatók a cikloalkánok hozzáadására és előfordulási körülményeikre:

a) Hidrogénezés

A cikloalkán reakciója a hidrogénmolekulával porított fémkatalizátor (cink, nikkel vagy platina) jelenlétében melegítés (körülbelül 180 °C) jelenlétében^OÇ). Ebben a reakcióban a cikloalkán a alkán. Ebben a reakcióban a ciklus megszakadása után egy-egy hidrogénatomot adnak a megszakadt szigmakötés szénatomjaihoz.

Addíciós reakció ciklobutánban hidrogén alkalmazásával

b) Halogénezés

A cikloalkán reakciója a halogén molekulával (például klór, bróm, jód) vas-III-klorid katalizátor (FeCl) jelenlétében₃). Ebben a reakcióban a cikloalkán a szerves halogenid két halogénatommal a láncban. A ciklus megszakadása után a megszakadt szigma kötés minden szénatomjához hozzáadunk egy halogénatomot.

Addíciós reakció ciklobutánban bróm alkalmazásával

c) Reakció halogénhidridekkel (savhalogenidekkel)

A cikloalkán reakciója a halogéntartalmú szervetlen hidrát molekulával (HCl. HBr, HI). Mivel reagensként savat használnak, katalizátort nem használnak. Ebben a reakcióban a cikloalkán a szerves halogenid csak egy halogénatommal a láncban. A ciklus megszakadása után a megszakadt szigmakötés egyik szénatomjához hidrogénatomot, a másik szénatomhoz pedig halogénatomot adunk. Markovnyikov szabályának betartása (H a leginkább hidrogénezett szénen és halogén a legkevésbé hidrogénezett szénen).

Megjegyzés: Csak ciklopropánnál és ciklobutánnál fordul elő.

Addíciós reakció ciklopropánban sósav felhasználásával

Megjegyzés: Csak ciklopropánnál és ciklobutánnál fordul elő.

d) Hidratálás

Cikloalkán reakciója vízmolekulával kénsav jelenlétében és melegítés. Ebben a reakcióban a cikloalkán a mono alkohol (a láncban csak egy OH-csoportot tartalmazó alkohol). A ciklus megszakadása után a megszakadt szigmakötés egyik szénatomjához hidrogénatomot, a másik szénatomhoz pedig hidroxilcsoportot (OH) adunk. Markovnyikov szabályának engedelmeskedve (H a leginkább hidrogénezett szénen és hidroxil a legkevésbé hidrogénezett szénen).

Megjegyzés: Csak ciklopropánnál és ciklobutánnál fordul elő.

Addíciós reakció ciklopropánban sósav felhasználásával

Írta: Én. Diogo Lopes Dias

Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/adicoes-ciclanos.htm