תוספות ברקפות. סוגי תגובות הוספה בציקלאנים

התגובות של חיבור הן פעולות חשובות לגבי סינתזות אורגניות, כי באמצעותן ניתן לפתח מספר מעניין של חומרים אורגניים.

כדי שתגובת ההוספה תתרחש, יש צורך ליצור שני אתרי קישור בשרשרת הפחמן, המתרחשת פשוט כאשר השרשרת אינה רוויה (נוכחות של קישור pi). כך, כאשר קישור ה-pi נשבר, האתרים מופיעים בשרשרת.

קבוצה של חומרים שניתן להשתמש בהם בנוסף סינתזות הם ציקלו-אלקנים או רקפות, קבוצת פחמימנים בעלי שרשראות מחזוריות ורוויות. הם בורחים מהכלל הכללי של תוספת מכיוון שאין להם קישור pi, אלא תלוי בתנאים מסוימים (חום, מתכת זרז, מדיום חומצי) הם יכולים לעבור שבירה של שרשרת בין שני אטומי פחמן, מה שגורם להופעת שני אתרי קישור להצטרפות. עם זאת, יש עובדה המגבילה את השימוש בתרכובות אלו. העובדה היא השיחה תורת מתח הטבעת, שהוצעה על ידי אדולף החמישי. באייר בשנת 1885.

כדי שהקשר הסיגמא בין הפחמנים יישבר, חייבת להיות חוסר יציבות מסוימת בין הפחמנים. חוסר יציבות זה קשור לזווית הקשרים בין פחמנים. לדברי באייר, הזווית המספקת א יציבות רבה עבור הקישור סיגמא הוא 109.47^O. לפיכך, שרשראות שיש להן זווית בין פחמנים קטנה מ-109.47^O הם נוטים לחוסר יציבות בקשרי הסיגמה בין הפחמנים היוצרים את השרשראות, מה שמעדיף את השבירה שלהם הקשורה למצב חיצוני אידיאלי.

הציקלו-אלקנים היחידים שיש להם זווית קטנה מ-109.47^O בין הפחמנים שלו נמצאים cyclopropane (60^O), ציקלובוטן (90^O) וציקלופנטן (108^O). ל-Cyclopentane זווית קרובה מאוד ל-109.47^O יש לו קשרי סיגמא יציבים מאוד, ולכן הוא לא יכול לעבור שום תגובה נוספת. להלן יש לנו את המבנים של שלושת הציקלו-אלקנים הללו:

נוסחה מבנית של cyclopropane, cyclobutane ו- cyclopentane, בהתאמה

תַצְפִּית: כל ציקלואלקן שיש לו יותר מ-5 פחמנים בשרשרת יבצע תגובת החלפה עבור לדוגמה, ואף פעם לא תוספת כי קשרי הסיגמה בין אטומי הפחמן שלהם הם מאוד יַצִיב.

תגובות ההוספה שיכולות לקרות עם ציקלו-אלקנים הן בעצם כולן, אבל עם ציקלופנטן היחידות שהוא יכול לעבור הן הידרוגנציה והלוגנציה. להלן דוגמאות לתוספות עם ציקלו-אלקנים ותנאי התרחשותם:

א) הידרוגנציה

תגובה של הציקלואלקן עם מולקולת המימן עם נוכחות של זרז מתכתי אבקתי (אבץ, ניקל או פלטינה) בנוכחות חימום (בסביבות 180°C^OÇ). בתגובה זו, הציקלואלקן יגרום ל-a אלקן. בתגובה זו, לאחר שבירת המחזור, מתווסף אטום מימן אחד לכל אחד מהפחמנים של קשר הסיגמה שנשבר.

תגובת הוספה בציקלובוטן באמצעות מימן

ב) הלוגנציה

תגובה של הציקלואלקן עם מולקולת ההלוגן (כלור, ברום, יוד, למשל) עם נוכחות של זרז כלוריד ברזל III (FeCl₃). בתגובה זו, הציקלואלקן יגרום ל-a הליד אורגני עם שני אטומי הלוגן בשרשרת. לאחר שבירת המחזור יש לנו תוספת של אטום הלוגן על כל אחד מהפחמנים של קשר הסיגמה שנשבר.

תגובת תוספת בציקלובוטן באמצעות ברום

ג) תגובה עם הלוגן הידרידים (הלידים חומציים)

תגובה של הציקלו-אלקן עם מולקולת הידרט אנאורגנית המכילה הלוגן (HCl. HBr, HI). מכיוון שחומצה משמשת כמגיב, לא נעשה שימוש בזרז. בתגובה זו, הציקלואלקן יגרום ל-a הליד אורגני עם אטום הלוגן אחד בלבד בשרשרת. לאחר שבירת המחזור יש לנו תוספת של אטום מימן על אחד הפחמנים של קשר הסיגמה שנשבר והלוגן על הפחמן השני. ציות לכלל של מרקובניקוב (H על הפחמן המודרן ביותר והלוגן על הפחמן הכי פחות מוקשה).

הערה: זה קורה רק עם cyclopropane ו cyclobutane.

תגובת הוספה בציקלופרופן באמצעות חומצה הידרוכלורית

הערה: זה קורה רק עם cyclopropane ו cyclobutane.

ד) הידרציה

תגובה של cycloalkane עם מולקולת מים בנוכחות חומצה גופרתית וחימום. בתגובה זו, הציקלואלקן יגרום ל-a מונו אלכוהול (אלכוהול עם קבוצת OH אחת בלבד בשרשרת). לאחר שבירת המחזור יש לנו תוספת של אטום מימן על אחד הפחמנים של קשר הסיגמה שנשבר והידרוקסיל (OH) על הפחמן השני. ציות לכלל של מרקובניקוב (H על הפחמן המודרן ביותר והידרוקסיל על הפחמן הכי פחות מוקשה).

הערה: זה קורה רק עם cyclopropane ו cyclobutane.

תגובת הוספה בציקלופרופן באמצעות חומצה הידרוכלורית

מאתי דיוגו לופס דיאס

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/adicoes-ciclanos.htm