Dodatki v ciklanih. Vrste reakcij seštevanja v ciklanih

Reakcije na dodatek so pomembna dejanja v zvezi z organskimi sintezami, saj je z njimi mogoče razviti zanimivo število organskih snovi.

Da pride do reakcije adicije, je potrebno ustvariti dve vezavni mesti v ogljikovi verigi, kar se zgodi preprosto, ko je veriga nenasičena (prisotnost pi povezava). Tako, ko je pi povezava prekinjena, se mesta pojavijo v verigi.

Skupina snovi, ki jih je mogoče uporabiti v dodatni sintezi, so cikloalkani ali ciklani, skupina ogljikovodikov s cikličnimi in nasičenimi verigami. Izognejo se splošnemu pravilu seštevanja, saj nimajo povezave pi, ampak odvisno od nekaterih pogojev (toplota, kovinski katalizator, kislinski medij) lahko pride do prekinitve verige med dvema atomoma ogljika, zaradi česar se pojavita dve vezni mesti za dodajanje. Vendar pa obstaja dejstvo, ki omejuje uporabo teh spojin. Dejstvo je klic teorijo obročnega stresa, ki jo je predlagal Adolf V. Bayer leta 1885.

Da se sigma vez med ogljiki pretrga, mora med ogljiki obstajati določena nestabilnost. Ta nestabilnost je povezana s kotom vezi med ogljiki. Po Bayerju je kot, ki zagotavlja a

velika stabilnost za sigma povezavo je 109,47^O. Tako so verige, ki imajo kot med ogljiki manjši od 109,47^O ponavadi imajo nestabilnost sigma vezi med ogljiki, ki tvorijo verige, kar prispeva k njihovemu zlomu v povezavi z idealnim zunanjim stanjem.

Edini cikloalkani, ki imajo kot manjši od 109,47^O med njegovimi ogljiki so ciklopropan (60^O), ciklobutan (90^O) in ciklopentan (108^O). Ciklopentan ima kot zelo blizu 109,47^O ima zelo stabilne sigma vezi, zato ne more biti podvržen nobeni reakciji adicije. Spodaj imamo strukture teh treh cikloalkanov:

Strukturna formula ciklopropana, ciklobutana in ciklopentana

Opazovanje: Vsak cikloalkan, ki ima v verigi več kot 5 ogljikovih atomov, bo izvedel substitucijsko reakcijo za na primer in nikoli dodatek, ker so sigma vezi med njihovimi ogljikovimi atomi izjemno stabilen.

Adicijske reakcije, ki se lahko zgodijo pri cikloalkanih, so v bistvu vse, pri ciklopentanu pa sta lahko edini hidrogenacija in halogenacija. Spodaj so primeri dodatkov s cikloalkani in njihovi pogoji pojavljanja:

a) Hidrogenacija

Reakcija cikloalkana z molekulo vodika s prisotnostjo kovinskega katalizatorja v prahu (cink, nikelj ali platina) v prisotnosti segrevanja (približno 180 °C^OÇ). V tej reakciji bo cikloalkan povzročil a alkan. V tej reakciji se po prekinitvi cikla vsakemu od ogljikov sigma vezi, ki je bila prekinjena, doda en atom vodika.

Reakcija adicije v ciklobutanu z uporabo vodika

b) Halogeniranje

Reakcija cikloalkana z molekulo halogena (klor, brom, jod, na primer) s prisotnostjo železovega III kloridnega katalizatorja (FeCl₃). V tej reakciji bo cikloalkan povzročil a organski halogenid z dvema atomoma halogena v verigi. Ko je cikel prekinjen, imamo na vsakem ogljiku sigma vezi, ki je bila prekinjena, dodaten atom halogena.

Reakcija dodajanja v ciklobutan z uporabo broma

c) Reakcija s halogenhidridi (kislinski halogenidi)

Reakcija cikloalkana z molekulo anorganskega hidrata, ki vsebuje halogen (HCl. HBr, HI). Ker se kot reaktant uporablja kislina, se katalizator ne uporablja. V tej reakciji bo cikloalkan povzročil a organski halogenid z enim atomom halogena v verigi. Po prekinitvi cikla imamo na enem od ogljikov sigma vezi, ki je bila prekinjena, dodate atom vodika in halogen na drugem ogljiku. Upoštevanje Markovnikovega pravila (H na najbolj hidrogeniranem ogljiku in halogen na najmanj hidrogeniranem ogljiku).

Opomba: Pojavlja se samo pri ciklopropanu in ciklobutanu.

Reakcija dodajanja v ciklopropanu z uporabo klorovodikove kisline

Opomba: Pojavlja se samo pri ciklopropanu in ciklobutanu.

d) Hidracija

Reakcija cikloalkana z molekulo vode v prisotnosti žveplove kisline in segrevanje. V tej reakciji bo cikloalkan povzročil a mono alkohol (alkohol s samo eno OH skupino v verigi). Po prekinitvi cikla imamo dodatek vodikovega atoma na enem od ogljikov sigma vezi, ki je bila prekinjena, in hidroksila (OH) na drugem ogljiku. Upoštevanje Markovnikovega pravila (H na najbolj hidrogeniranem ogljiku in hidroksil na najmanj hidrogeniranem ogljiku).

Opomba: Pojavlja se samo pri ciklopropanu in ciklobutanu.

Reakcija dodajanja v ciklopropanu z uporabo klorovodikove kisline

Jaz, Diogo Lopes Dias

vir: brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/adicoes-ciclanos.htm