Реакции добавление являются важными действиями по отношению к органическому синтезу, потому что с их помощью можно получить интересное количество органических веществ.
Чтобы реакция присоединения произошла, необходимо создать два сайта связывания в углеродной цепи, что происходит просто, когда цепь ненасыщена (присутствие пи ссылка). Таким образом, когда пи-ссылка разорвана, сайты появляются в цепочке.
Группа веществ, которые могут быть использованы в дополнительных синтезах: циклоалканы или цикланы, группа углеводородов с циклическими и насыщенными цепями. Они избегают общего правила сложения, поскольку у них нет пи-ссылки, но в зависимости от некоторых условий (тепло, металл-катализатор, кислая среда) они могут претерпевать разрыв цепи между двумя атомами углерода, в результате чего появляются два сайта связывания, чтобы произошло присоединение. Однако есть факт, ограничивающий использование этих соединений. Дело в том, что звонок Теория кольцевых напряжений, предложенная Адольфом В. Байер в 1885 году.
Чтобы сигма-связь между атомами углерода была нарушена, между атомами углерода должна быть определенная нестабильность. Эта нестабильность связана с углом связи между атомами углерода. Согласно Байеру, угол, обеспечивающий большая стабильность для сигма-ссылки составляет 109,47О. Таким образом, цепи, у которых угол между атомами углерода меньше 109,47О они имеют тенденцию иметь нестабильность в сигма-связях между атомами углерода, которые образуют цепи, что способствует их разрыву в сочетании с идеальными внешними условиями.
Единственные циклоалканы, у которых угол меньше 109,47О среди его атомов углерода циклопропан (60О), циклобутан (90О) и циклопентан (108О). Циклопентан имеет угол, очень близкий к 109,47.О он имеет очень стабильные сигма-связи, поэтому не может вступать в реакцию присоединения. Ниже представлены структуры этих трех циклоалканов:
Структурная формула циклопропана, циклобутана и циклопентана соответственно
Наблюдение: Любой циклоалкан, который имеет более 5 атомов углерода в цепи, будет проводить реакцию замещения на пример, и никогда не добавление, потому что сигма-связи между их атомами углерода чрезвычайно стабильный.
Реакции присоединения, которые могут происходить с циклоалканами, - это в основном все, но с циклопентаном единственные реакции, которые он может претерпеть, - это гидрирование и галогенирование. Ниже приведены примеры добавок с циклоалканами и условия их возникновения:
а) Гидрирование
Реакция циклоалкана с молекулой водорода в присутствии порошкового металлического катализатора (цинка, никеля или платины) при нагревании (около 180 ° C).ОÇ). В этой реакции циклоалкан будет давать алкан. В этой реакции после разрыва цикла к каждому из атомов углерода разорванной сигма-связи добавляется один атом водорода.
Реакция присоединения в циклобутане с использованием водорода
б) Галогенирование
Реакция циклоалкана с молекулой галогена (например, хлор, бром, йод) в присутствии катализатора хлорида железа III (FeCl3). В этой реакции циклоалкан будет давать органический галогенид с двумя атомами галогена в цепи. После разрыва цикла к каждому из атомов углерода разорванной сигма-связи добавляется атом галогена.
Реакция присоединения в циклобутане с использованием брома
в) Реакция с галогенгидридами (галогенангидридами)
Реакция циклоалкана с молекулой галогенсодержащего неорганического гидрата (HCl. HBr, HI). Поскольку в качестве реагента используется кислота, катализатор не используется. В этой реакции циклоалкан будет давать органический галогенид только с одним атомом галогена в цепи. После разрыва цикла к одному из атомов углерода разорванной сигма-связи присоединяется атом водорода, а к другому - галоген. Подчиняясь правилу Марковникова (H на наиболее гидрированном углероде и галоген на наименее гидрированном углероде).
Примечание: это происходит только с циклопропаном и циклобутаном.
Реакция присоединения в циклопропане с использованием соляной кислоты
Примечание: это происходит только с циклопропаном и циклобутаном.
г) гидратация
Реакция циклоалкана с молекулой воды в присутствии серной кислоты при нагревании. В этой реакции циклоалкан будет давать моно спирт (спирт только с одной группой ОН в цепи). После разрыва цикла к одному из атомов углерода разорванной сигма-связи добавляется атом водорода, а к другому - гидроксил (ОН). Подчиняясь правилу Марковникова (H на наиболее гидрированном углероде и гидроксил на наименее гидрированном углероде).
Примечание: это происходит только с циклопропаном и циклобутаном.
Реакция присоединения в циклопропане с использованием соляной кислоты
Автор: Диого Лопес Диас
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/adicoes-ciclanos.htm
