Αντιδράσεις προσθήκης

Με μια ματιά

Αναγνωρίζεις αντίδραση προσθήκης όταν προσθέτεις τα μέρη ενός αντιδραστηρίου στα άτομα ενός πολλαπλού δεσμού. Σε διπλό δεσμό άνθρακα και άνθρακα καταναλώνεις τον δεσμό π (πι) και διατηρείς τον δεσμό σ (σίγμα), ενώ σε τριπλό δεσμό ολοκληρώνεις την προσθήκη σε 2 στάδια με διπλάσια ποσότητα αντιδραστηρίου. Κατατάσσεις την ίδια μετατροπή και σε άλλη κατηγορία, αν δηλώνεις το κριτήριο· για παράδειγμα, χαρακτηρίζεις την προσθήκη υδρογόνου και ως αναγωγή οργανικής ένωσης.

2Κεντρική ιδέα

Αναγνωρίζεις αντίδραση προσθήκης όταν προσθέτεις τα μέρη ενός αντιδραστηρίου στα άτομα ενός πολλαπλού δεσμού, στις περιπτώσεις που καλύπτει το σχολικό βιβλίο. Σε έναν διπλό δεσμό άνθρακα και άνθρακα καταναλώνεις τον δεσμό π (πι) και διατηρείς τον δεσμό σ (σίγμα). Σε έναν τριπλό δεσμό ολοκληρώνεις την προσθήκη σε 2 στάδια και χρησιμοποιείς διπλάσια ποσότητα αντιδραστηρίου από την απλή προσθήκη σε έναν διπλό δεσμό. Μπορείς να κατατάξεις την ίδια μετατροπή και σε άλλη κατηγορία, αρκεί να δηλώνεις το κριτήριο. Για παράδειγμα, κατατάσσεις την προσθήκη υδρογόνου και ως αναγωγή οργανικής ένωσης.

3Κανόνες εφαρμογής

Πριν εφαρμόσεις τον κανόνα Markovnikov, ελέγχεις ότι έχεις ασύμμετρο αλκένιο και ασύμμετρο αντιδραστήριο της μορφής AB. Τοποθετείς το θετικό μέρος, συνήθως το υδρογόνο, στον άνθρακα του διπλού δεσμού που έχει ήδη περισσότερα υδρογόνα. Σε προσθήκη στην καρβονυλική ομάδα, λαμβάνεις υπόψη ότι ο δεσμός πολώνεται προς το οξυγόνο. Τοποθετείς το αρνητικό μέρος του πολικού αντιδραστηρίου στον καρβονυλικό άνθρακα και το θετικό μέρος στο οξυγόνο. Με προσθήκη υδρογόνου μετατρέπεις αλδεΰδες και κετόνες σε αλκοόλες. Με προσθήκη HCN σχηματίζεις κυανοϋδρίνη. Με υδρόλυση της νιτριλομάδας της παίρνεις το αντίστοιχο υδροξυκαρβοξυλικό οξύ. Με αντιδραστήριο Grignard ή αλκυλομαγνησιοαλογονίδιο RMgX και κατόπιν υδρόλυση παίρνεις πρωτοταγή αλκοόλη από φορμαλδεΰδη, δευτεροταγή αλκοόλη από άλλη αλδεΰδη και τριτοταγή αλκοόλη από κετόνη. Ελέγχεις μαζί την τάξη της αλκοόλης και το άθροισμα των ανθράκων των 2 τμημάτων. Στην υδρογόνωση χρησιμοποιείς τον καταλύτη ή τις συνθήκες που σου δίνει η εκφώνηση. Αντιστοιχίζεις την ποσότητα υδρογόνου με τους δεσμούς που ανάγεις.

4Προσθήκη βρωμίου σε αλκένιο

Εξετάζεις την προσθήκη βρωμίου στο προπένιο.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Γράφεις το προπένιο και το βρώμιο ως αντιδρώντα.

   $$\chem{CH_3CH{=}CH_2 + Br_2}$$
2. Δείξε το βήμα 2

   Καταναλώνεις τον δεσμό π (πι), διατηρείς τον δεσμό σ (σίγμα) και τοποθετείς 1 άτομο βρωμίου σε κάθε άνθρακα του αρχικού διπλού δεσμού.

3. Δείξε το βήμα 3

   Γράφεις το προϊόν της προσθήκης.

   $$\chem{C_3H_6} + \chem{Br_2} \rxn \chem{C_3H_6Br_2}$$
4. Δείξε το βήμα 4

   Αποδίδεις στο προϊόν τη συντακτική δομή $\chem{CH_3CHBrCH_2Br}$.

5. Δείξε το βήμα 5

   Προβλέπεις αποχρωματισμό του αντιδραστηρίου στις συνθήκες δοκιμής του σχολικού βιβλίου. Δεν ταυτοποιείς μοναδικά το προπένιο μόνο από αυτή την παρατήρηση.

5Εφαρμογή του κανόνα Markovnikov

Ζητάς το κύριο προϊόν από την προσθήκη HCl στο προπένιο.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Ελέγχεις ότι το προπένιο και το HCl είναι ασύμμετρα, ώστε να εφαρμόσεις τον κανόνα Markovnikov.

2. Δείξε το βήμα 2

   Συγκρίνεις τους 2 άνθρακες του διπλού δεσμού. Ο τελικός άνθρακας έχει 2 υδρογόνα, ενώ ο άλλος έχει 1.

3. Δείξε το βήμα 3

   Τοποθετείς το θετικό μέρος, δηλαδή το υδρογόνο, στον τελικό άνθρακα που έχει ήδη περισσότερα υδρογόνα.

4. Δείξε το βήμα 4

   Τοποθετείς το χλώριο στον άλλο άνθρακα και γράφεις ως κύριο προϊόν το 2-χλωροπροπάνιο.

   $$\chem{C_3H_6} + \chem{HCl} \rxn \chem{C_3H_7Cl}$$
5. Δείξε το βήμα 5

   Αποδίδεις στο κύριο προϊόν τη συντακτική δομή $\chem{CH_3CHClCH_3}$.

6Πλήρης προσθήκη σε τριπλό δεσμό

Υδρογονώνεις πλήρως το προπίνιο παρουσία καταλύτη νικελίου.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Αναγνωρίζεις ότι ο τριπλός δεσμός απαιτεί 2 στάδια για πλήρη προσθήκη.

2. Δείξε το βήμα 2

   Χρησιμοποιείς 2 mol υδρογόνου για κάθε 1 mol προπινίου, επειδή ανάγεις και τους 2 δεσμούς π (πι).

3. Δείξε το βήμα 3

   Δηλώνεις τον καταλύτη νικελίου ως συνθήκη της εξίσωσης και γράφεις το τελικό προϊόν, όχι προϊόν ενδιάμεσου σταδίου.

   $$\chem{C_3H_4} + 2\chem{H_2} \rxn \chem{C_3H_8}$$
4. Δείξε το βήμα 4

   Αποδίδεις στο τελικό προϊόν τη συντακτική δομή $\chem{CH_3CH_2CH_3}$.

5. Δείξε το βήμα 5

   Κατατάσσεις τη μετατροπή ως αντίδραση προσθήκης με κριτήριο τη μεταβολή του τριπλού δεσμού και ως αναγωγή οργανικής ένωσης με κριτήριο την προσθήκη υδρογόνου.

7Ερώτημα δομής με αντιδραστήριο Grignard

Σου δίνεται ότι η φορμαλδεΰδη αντιδρά με μεθυλομαγνησιοχλωρίδιο και ακολουθεί υδρόλυση. Ζητάς τη συντακτική μορφή και την τάξη της αλκοόλης.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Επιλέγεις τον κλάδο της φορμαλδεΰδης, άρα περιμένεις πρωτοταγή αλκοόλη.

2. Δείξε το βήμα 2

   Συνδυάζεις τον 1 άνθρακα της φορμαλδεΰδης με τον 1 άνθρακα της μεθυλομάδας του αντιδραστηρίου Grignard.

3. Δείξε το βήμα 3

   Γράφεις την αλκοόλη με 2 άτομα άνθρακα.

   $$\chem{CH_3CH_2OH}$$
4. Δείξε το βήμα 4

   Ελέγχεις ότι η αιθανόλη έχει 2 άτομα άνθρακα και ανήκει στις πρωτοταγείς αλκοόλες.

8Συνηθισμένα λάθη

• Εφαρμόζεις τον κανόνα Markovnikov χωρίς να ελέγξεις ότι και το αλκένιο και το αντιδραστήριο AB είναι ασύμμετρα.
• Χρησιμοποιείς 1 ισοδύναμο αντιδραστηρίου για πλήρη προσθήκη σε τριπλό δεσμό.
• Θεωρείς ότι ο αποχρωματισμός του βρωμίου ταυτοποιεί μόνος του μία μοναδική οργανική ένωση.
• Επιλέγεις προϊόν Grignard χωρίς να ελέγξεις μαζί την τάξη της αλκοόλης και τον συνολικό αριθμό ανθράκων.
• Χαρακτηρίζεις την υδρογόνωση μόνο ως προσθήκη και παραλείπεις ότι αποτελεί και αναγωγή οργανικής ένωσης.
• Γράφεις υδρογόνωση χωρίς κατάλληλο καταλύτη ή χωρίς να αντιστοιχίσεις την ποσότητα υδρογόνου στους δεσμούς που ανάγεις.