Addycja (przyłączanie) - rodzaj reakcji chemicznej, polegającej na przyłączeniu jednej cząsteczki do drugiej w wyniku czego powstaje tylko jeden produkt, bez żadnych produktów ubocznych. W chemii organicznej addycja przebiega zwykle z rozerwaniem wiązania wielokrotnego węgiel-węgiel lub węgiel-heteroatom. Istnieją jednak proste reakcje addycji, które zachodzą bez zrywania wiązań wielokrotnych takie jak np: rekombinacja rodników.
Spis treści |
edytuj Rodzaje addycji
- addycja rodnikowa
- addycja elektrofilowa
- addycja nukleofilowa
- addycja związków Gringnarda
- addycja bez dalszych przemian
- addycja przebiegająca przez karboaniony
- cykloaddycja
edytuj Schematy i przebieg
edytuj Addycja elektrofilowa
H H Cl Cl \ / | | C=C + Cl-Cl -> H-C-C-H / \ | | H H H H eten chlor 1,2-dichloroetan
Reakcja addycji elektrofilowej do węglowodorów może przebiegać według dwóch mechanizmów:
- mechanizm pierwszy, jednocząsteczkowy (Ee1)
składa się z trzech etapów:
- cząsteczka chlorowca lub chlorowcowodoru rozpada się heterolitycznie tworząc anion chlorkowy Cl- który jest czynnikiem nukleofilowym oraz kation Cl+ który jest czynnikiem elektrofilowym.
- Do cząsteczki węglowodoru przyłącza się czynnik elektrofilowy. Czynnik ten rozrywa wiązanie podwójne tak, że oba elektrony tworzące wiązanie π przechodzą na jeden atom węgla i tworzą nowe wiązanie. Do tego samego węgla przyłącza się czynnik elektrofilowy. W wyniku przeskoku elektronów między atomami węgla powstaje karbokation z ładunkiem dodatnim zlokalizowanym na drugim węglu. Etap ten limituje szybkość reakcji.
- Do węgla posiadającego ładunek dodatni przyłącza się czynnik elektrofilowy. Powstaje nowa cząsteczka o ładunku obojętnym. Etap ten zachodzi szybko.
- mechanizm drugi, dwucząsteczkowy (Ee2)
składa się z dwóch etapów:
- cząsteczka węglowodoru tworzy z cząsteczką chlorowca nietrwały kompleks aktywny z pięciowiązalnym atomem węgla. W wyniku jednoczesniego zrywania o powstawania wiązań powstaje karbokation z ładunkiem dodatnim zdelokalizowanym w tworzącym się przejściowo układzie cyklicznym, złożonym z dwóch węgli i chlorowca, oraz oderwania się anionu chlorowca.
- powstałe produkty przejściowe (karbokation i anion chlorowca) reagują ze sobą tworząc produkt addycji.
Jeśli reagenty nie są symetryczne reakcja addycji może zachodzić zgodnie (częściej) lub niezgodnie (rzadziej) z regułą Markownikowa. Zachodzenie reakcji addycji zgodnie z regułą Markownikowa wskazuje że ma ona charakter elektrofilowy.
edytuj Addycja nukleofilowa (En)
Addycja nukleofilowa jest charakterystyczna dla grupy karbonylowej gdzie wiązaniem podwójnym powiązany jest atom węgla i tlenu. Dzięki różnicy elektroujemności między tymi atomami wiązanie jest spolaryzowane w kierunku tlenu. Na atomie tlenu powstaje cząstkowy ładunek ujemny a na węglu cząstkowy ładunek dodatni. Atom węgla jest w takim układzie podatny na atak nukleofilowy. Addycji tego rodzaju ulegają cząsteczki z wolną parą elektronową lub aniony mające właściwości nukleofilowe. We wszystkich reakcjach tego typu pierwszy etap polega na przyłączeniu się nukleofila do dodatnio naładowanego węgla. Drugi etap to:
- przyłączenie się protonu ( H +) do ujemnie naładowanego tlenu - addycja nukleofilowa bez dalszych przemian. Tak powstają np. cyjanohydryny, związki bisulfitowe, wodziany, aldehydoamoniak
- eliminacja cząsteczki wody poprzez szereg stanów pośrednich. Reakcje tego typu prowadzą do powstania: aldoksymów i ketoksymów, hydrazonów, zasad azometinowych z amin pierwszozrądowych, enamin z amin drugorządowych, acetali z alkoholi.
- eliminacja pochodnej wodorotlenku magnezu Mg(OH)X w addycji związków Grignarda(związków magnezoorganicznych).
Warto zwrócić uwagę na fakt, że addycja nukleofilowa rzadko jest reakcją samodzielną. Stanowi ona zwykle jeden z etapów reakcji, która jako całość nie jest addycją lecz substytucją lub eliminacją.