Nukleofilne adicije fb
 

Nukleofilne adicije




Avtor/ica gradiva ne nudi inštrukcij.


Nukleofilna adicija je proces, kjer nukleofil napade tisti del molekule, kjer je pomanjkanje elektronov. Slika 1 prikazuje posplošen mehanizem takega nukleofilnega napada:


Slika 1: Nukleofilni delec napade mesto s pomanjkanjem elektronov - ogljik.



Te reakcije potekajo na spojinah z nenasičenimi (dvojnimi in trojnimi) heterogenimi vezmi (heterogene nenasičene vezi so nensaičene vezi med dvema različnima atomoma). Vezi, ki nas bodo zanimale, so:

  • karbonilni () skupini;

  • cianidni () skupini.

Podrobneje si poglejmo nukleofilne reakcije za obe skupini. Pri tem se bomo posvetili samo rezultatom takih adicij in izpustili mehanizme vezanja.


Adicija na karbonilno skupino



Nukleofilne adicije na karbonilno skupino so značilne reakcije za aldehide in ketone. Aldehidi so v primerjavi s ketoni reaktivnejši in zato adicije potekajo lažje na njih. Na karbonilno skupino lahko vežemo:

  • vodo (nastanejo dioli),

  • vodik (reduciramo spojino do alkohola),

  • cianidni ion (dobimo hidroksinitrile; podaljševanje verige),

  • adicija derivatov amoniaka.

Nukleofilov, ki lahko napadejo karbonilno skupino, je še precej. Naša pozornost bo namenjena le preprostejšim reakcijam. Poglejmo si jih.


Adicija vode na karbonilno skupino



Adicija vode na karbonilno skupino poteka po dveh različnih mehanizmih v odvisnosti ali imamo bazične ali kisle pogoje. Za srednješolsko znanje je dovolj, da vemo, da pri tej reakciji nastanejo spojine z dvema hidroksidnima skupinama. Take spojine imenujemo s skupnim imenom dioli.


Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Adicija vodika in nastanek alkohola



Adicija vodika na karbonilno skupino privede do redukcije karbonilne skupine v hidroksilno skupino. Iz ketona ali aldehida nastane alkohol.


Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Adicija cianidnega iona



Cianidni ion je odličen nukleofil. Ker pa je vodikov cianid strupen, se v kemiji uporablja raje natrijev cianid. Natrijev cianid dodamo reakcijski raztopini, ki jo kasneje nakisamo. Vse te pogoje navedemo na reakcijsko puščico.


Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Adicija derivatov amoniaka



Amini, hidrazini in podobne molekule delujejo kot nukleofili, ki napadejo karbonilno skupino aldehidov ali ketonov. Tip adicije je kompleksnejši, saj poleg adicije poteče tudi eliminacija (odstranitev) vode iz molekule.


Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Adicija na nitrile



Poznamo vrsto nukleofilnih adicij na nitrile:

  • adicija vode (hidroliza nitrilov do kislin ali amidov),

  • redukcija nitrilov do aminov ali aldehidov,

  • nukleofilna adicija acilnih skupin in tvorba ketonov.

Poglejmo si jih podrobneje.


Hidroliza nitrilov



Hidroliza nitrilov ali adicija vode lahko poteka v:

  • kislem okolju,

  • bazičnem okolju.

Poglejmo si adiciji v obeh okoljih.


Hidroliza nitrilov v kislem okolju



Adicija vode v kislem okolju najprej privede do amida, če pa reakcijo pustimo dalj časa, pa poteče vse do karboksilnih kislin:


Slika 7: Adicija vode v kislem okolju spremeni nitrile v karboksilne kisline.



V taki reakciji uporabimo močno kislino (npr. ), poleg tega pa moramo reakcijsko mešanico segrevati ().


Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Hidroliza nitrilov v bazičnem okolju



V bazičnih pogojih se tvorijo amidi.


Slika 9: Pri bazični hidrolizi nitrila se reaktant pretvori samo v amid.



Reakcija poteče, če je prisotna močna baza in če mešanico segrevamo.


Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Redukcija nitrilov



Na nitrilno skupino lahko dodajamo tudi vodike. Reakcija je katalizirana, zanjo pa potrebujemo:

  • vodik v vlogi reagenta,

  • platino ter alkohol v vlogi katalizatorja.


Slika 11: Pri katalitični redukciji nitrilov potrebujemo platino in etanol, ki poskrbita za stabilizacijo vodika.



Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Ravnotako lahko opravimo redukcijo z , pri čemer mora raztopina vsebovati tudi dietileter ().


Slika 13: Kot katalizator uporabimo lahko tudi aluminij litijev tetrahidrid.



Adicija z uporabo acilnega nukleofila



Pri teh reakcijah uporabljamo organokovinski reagent imenovan Grignanov reagent:




kjer R predstavlja organsko molekulo, ki jo želimo dodati na našo osnovno spojino. Grignanov reagent se uporablja v velikem številu reakcij, pri katerih želimo uvesti alkilne skupine pri nastanku nove spojine.


Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Spodnja shema prikazuje nekatere izmed reakcij, pri katerih uporabljamo Grignanov reagent:


Slika 15: Shema nekaterih reakcij z Grignanovim reagentom.



Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »



glavni avtor in urednik gradiva: Ana ČEVDEK