Reakcijas no papildinājums ir svarīgas darbības attiecībā uz organisko sintēzi, jo caur tām var attīstīt interesantu skaitu organisko vielu.
Lai notiktu pievienošanas reakcija, oglekļa ķēdē ir jāizveido divas saistīšanās vietas, kas notiek vienkārši tad, kad ķēde ir nepiesātināta (klātbūtnē pi saite). Tādējādi, kad pi saite ir bojāta, vietnes parādās ķēdē.
Vielu grupa, ko var izmantot papildus sintēzei, ir cikloalkāni vai ciklāni, ogļūdeņražu grupa ar cikliskām un piesātinātām ķēdēm. Tie izvairās no vispārējā pievienošanas noteikuma, jo tiem nav pi saites, bet tie ir atkarīgi no dažiem nosacījumiem (siltums, katalizators metāls, skāba vide) tie var tikt pakļauti ķēdes pārtraukumam starp diviem oglekļa atomiem, izraisot divu saistīšanās vietu parādīšanos pievienošanai. Tomēr ir fakts, kas ierobežo šo savienojumu izmantošanu. Fakts ir aicinājums gredzena stresa teorija, ko ierosināja Ādolfs V. Bayer 1885. gadā.
Lai sigma saite starp oglekliem tiktu pārtraukta, starp oglēm ir jābūt zināmai nestabilitātei. Šī nestabilitāte ir saistīta ar saišu leņķi starp oglekli. Pēc Bayer domām, leņķis, kas nodrošina a
lieliska stabilitāte par sigma saiti ir 109.47O. Tādējādi ķēdes, kuru leņķis starp oglekļa atomiem ir mazāks par 109,47O tiem mēdz būt nestabilitāte sigma saitēs starp oglekli, kas veido ķēdes, kas veicina to pārrāvumu, kas saistīts ar ideālu ārējo stāvokli.Vienīgie cikloalkāni, kuru leņķis ir mazāks par 109,47O starp tās oglekļiem ir ciklopropāns (60O), ciklobutāns (90O) un ciklopentānu (108O). Ciklopentāna leņķis ir ļoti tuvu 109,47O tai ir ļoti stabilas sigma saites, tāpēc tas nevar tikt pakļauts nevienai pievienošanas reakcijai. Zemāk ir šo trīs cikloalkānu struktūras:
Attiecīgi ciklopropāna, ciklobutāna un ciklopentāna strukturālā formula
Novērojums: Jebkurš cikloalkāns, kura ķēdē ir vairāk par 5 oglekļa atomiem, veiks aizstāšanas reakciju Piemēram, un nekad nav papildinājums, jo sigma saites starp to oglekļa atomiem ir ārkārtīgi lielas stabils.
Pievienošanās reakcijas, kas var notikt ar cikloalkāniem, būtībā ir visas, bet ar ciklopentānu var notikt tikai hidrogenēšana un halogenēšana. Tālāk ir sniegti cikloalkānu pievienošanas piemēri un to rašanās apstākļi:
a) Hidrogenēšana
Cikloalkāna reakcija ar ūdeņraža molekulu ar pulverveida metāliska katalizatora (cinka, niķeļa vai platīna) klātbūtni karsēšanas klātbūtnē (apmēram 180°C).OÇ). Šajā reakcijā cikloalkāns radīs a alkāns. Šajā reakcijā pēc cikla pārtraukšanas katram pārrautās sigma saites ogleklim tiek pievienots viens ūdeņraža atoms.
Pievienošanas reakcija ciklobutānā, izmantojot ūdeņradi
b) halogenēšana
Cikloalkāna reakcija ar halogēna molekulu (piemēram, hloru, bromu, jodu) ar dzelzs III hlorīda katalizatora (FeCl) klātbūtni3). Šajā reakcijā cikloalkāns radīs a organiskais halogenīds ar diviem halogēna atomiem ķēdē. Pēc cikla pārtraukšanas mums ir pievienots halogēna atoms katram no pārrautās sigma saites oglekļa atomiem.
Pievienošanas reakcija ciklobutānā, izmantojot bromu
c) Reakcija ar halogēnhidrīdiem (skābju halogenīdiem)
Cikloalkāna reakcija ar halogēnu saturošu neorganiskā hidrāta molekulu (HCl. HBr, HI). Tā kā kā reaģents tiek izmantota skābe, katalizators netiek izmantots. Šajā reakcijā cikloalkāns radīs a organiskais halogenīds ar tikai vienu halogēna atomu ķēdē. Pēc cikla pārtraukšanas mums ir pievienots ūdeņraža atoms vienam no pārtrūkušās sigmas saites oglekli un halogēna atoms uz otra oglekļa. Ievērojot Markovņikova likumu (H uz visvairāk hidrogenētā oglekļa un halogēnu uz vismazāk hidrogenētu oglekli).
Piezīme: tas notiek tikai ar ciklopropānu un ciklobutānu.
Pievienošanas reakcija ciklopropānā, izmantojot sālsskābi
Piezīme: tas notiek tikai ar ciklopropānu un ciklobutānu.
d) hidratācija
Cikloalkāna reakcija ar ūdens molekulu sērskābes klātbūtnē un karsēšana. Šajā reakcijā cikloalkāns radīs a mono alkohols (spirts, kura ķēdē ir tikai viena OH grupa). Pēc cikla pārtraukšanas mums ir pievienots ūdeņraža atoms vienam no pārtrūkušās sigma saites oglekļa atomiem un hidroksilgrupa (OH) otram oglekļa atomam. Ievērojot Markovņikova likumu (H uz visvairāk hidrogenētā oglekļa un hidroksilgrupa uz vismazāk hidrogenētā oglekli).
Piezīme: tas notiek tikai ar ciklopropānu un ciklobutānu.
Pievienošanas reakcija ciklopropānā, izmantojot sālsskābi
Es. Diogo Lopes Dias
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/adicoes-ciclanos.htm