Reakcijos iš papildymas yra svarbūs veiksmai, susiję su organine sinteze, nes per juos galima sukurti įdomų skaičių organinių medžiagų.
Kad įvyktų prisijungimo reakcija, anglies grandinėje būtina sukurti dvi surišimo vietas, kurios atsiranda tiesiog tada, kai grandinė yra nesočioji (yra pi nuoroda). Taigi, nutrūkus pi grandinei, grandinėje atsiranda svetainės.
Medžiagų, kurios gali būti naudojamos papildomai sintezei, grupė yra cikloalkanai arba ciklanai, angliavandenilių grupė su ciklinėmis ir sočiosiomis grandinėmis. Jie išvengia bendrosios pridėjimo taisyklės, nes neturi pi nuorodos, bet priklauso nuo tam tikrų sąlygų (šiluma, katalizatorius metalas, rūgštinė terpė) jie gali nutrūkti grandinėje tarp dviejų anglies atomų, todėl atsiranda dvi surišimo vietos, kuriose įvyksta papildymas. Tačiau yra faktas, kuris riboja šių junginių naudojimą. Faktas yra skambutis žiedinio streso teorija, kurią pasiūlė Adolfas V. Bayeris 1885 m.
Kad sigma ryšys tarp anglies atomų nutrūktų, tarp angliavandenių turi būti tam tikras nestabilumas. Šis nestabilumas yra susijęs su ryšių tarp anglies kampu. Pasak Bayer, kampas, kuris suteikia a
didelis stabilumas sigma nuorodai yra 109,47O. Taigi, grandinės, kurių kampas tarp anglies atomų yra mažesnis nei 109,47O jie linkę turėti nestabilių sigma ryšių tarp anglies, sudarančių grandines, o tai skatina jų lūžimą, susijusį su idealia išorine būkle.Vieninteliai cikloalkanai, kurių kampas yra mažesnis nei 109,47O tarp jo angliavandenių yra ciklopropanas (60O), ciklobutanas (90O) ir ciklopentano (108O). Ciklopentano kampas yra labai artimas 109,47O jis turi labai stabilius sigma ryšius, todėl negali atlikti jokios sudėjimo reakcijos. Žemiau pateikiame šių trijų cikloalkanų struktūras:
Atitinkamai ciklopropano, ciklobutano ir ciklopentano struktūrinė formulė
Stebėjimas: Bet kuris cikloalkanas, kurio grandinėje yra daugiau nei 5 anglies atomai, atliks pakeitimo reakciją Pavyzdžiui, ir niekada nepridedama, nes sigma ryšiai tarp jų anglies atomų yra labai dideli stabilus.
Pridėjimo reakcijos, kurios gali įvykti su cikloalkanais, iš esmės yra visos, tačiau su ciklopentanu gali įvykti tik hidrinimas ir halogeninimas. Žemiau pateikiami priedų su cikloalkanais pavyzdžiai ir jų atsiradimo sąlygos:
a) Hidrinimas
Cikloalkano reakcija su vandenilio molekule su milteliniu metaliniu katalizatoriumi (cinku, nikeliu arba platina) kaitinant (apie 180°C).OÇ). Šioje reakcijoje cikloalkanas sukels a alkanas. Šioje reakcijoje, nutraukus ciklą, po vieną vandenilio atomą pridedama prie kiekvienos nutrūkusios sigma jungties anglies.
Pridėjimo reakcija ciklobutane naudojant vandenilį
b) halogeninimas
Cikloalkano reakcija su halogeno molekule (pvz., chloru, bromu, jodu) dalyvaujant geležies III chlorido katalizatoriui (FeCl)3). Šioje reakcijoje cikloalkanas sukels a organinis halogenidas su dviem halogeno atomais grandinėje. Nutraukus ciklą, prie kiekvienos nutrūkusios sigma jungties anglies yra pridedamas po halogeno atomą.
Pridėjimo reakcija ciklobutane naudojant bromą
c) Reakcija su halogenhidridais (rūgščių halogenidais)
Cikloalkano reakcija su halogeno turinčia neorganinio hidrato molekule (HCl. HBr, HI). Kadangi rūgštis naudojama kaip reagentas, katalizatorius nenaudojamas. Šioje reakcijoje cikloalkanas sukels a organinis halogenidas kurių grandinėje yra tik vienas halogeno atomas. Nutraukus ciklą, prie vieno iš nutrūkusios sigma jungties anglies atomų pridedamas vandenilio atomas, o ant kitos – halogenas. Paklusti Markovnikovo taisyklei (H ant labiausiai hidrintos anglies ir halogenas ant mažiausiai hidrintos anglies).
Pastaba: tai atsitinka tik su ciklopropanu ir ciklobutanu.
Įdėjimo reakcija ciklopropane naudojant druskos rūgštį
Pastaba: tai atsitinka tik su ciklopropanu ir ciklobutanu.
d) Drėkinimas
Cikloalkano reakcija su vandens molekule, esant sieros rūgščiai ir kaitinant. Šioje reakcijoje cikloalkanas sukels a mono alkoholis (alkoholis, kurio grandinėje yra tik viena OH grupė). Nutraukus ciklą, prie vieno iš nutrūkusios sigma jungties anglies atomų pridedamas vandenilio atomas, o ant kitos anglies – hidroksilo (OH). Paklusti Markovnikovo taisyklei (H ant labiausiai hidrintos anglies ir hidroksilo ant mažiausiai hidrintos anglies).
Pastaba: tai atsitinka tik su ciklopropanu ir ciklobutanu.
Įdėjimo reakcija ciklopropane naudojant druskos rūgštį
Aš. Diogo Lopes Dias
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/adicoes-ciclanos.htm