الكيمياء فصل ثاني

تفاعلات المركبات العضوية؛ الإضافة والحذف

تفاعلات  الإضافة :

تحدث تفاعلات الإضافة في المركبات العضوية غير المشبعة مثل الألكين والألكاين ومركبات الكربونيل(الألديهايد أو الكيتون)، فالالكين يحتوي رابطة  ثنائية بين ذرتي كربون C=C ، ويحتوي الألكاين رابطة  ثلاثية C≡C، أما اللديهايد والكيتون فيحتوي كل منهما على رابطة ثنائية قطبية بين ذرة الكربون والأكسجين C=O. وعند حدوث التفاعل يتحول المركب العضوي غير المشبع إلى مركب عضوي مشبع.

 الإضافة في الألكينات: 

الرابطة الثنائية منطقة ذات كثافة إلكترونية عالية سالبة الشحنة، يطلق عليها اسم نيوكليوفيل، كما يطلق أيضا على الأيونات السالبة مثل ^-OH^-, Br اسم نيوكليوفيلات.

ويطلق على الأطراف الموجبة من المركبات التي تنجذب نحو الرابطة اسم الالكتروفيلات وتعني المحبة للإلكترونات.

إضافة الهيدروجين H₂ ( الهدرجة):

تتم اضافة الهيدروجين بوجود عامل مثل النيكل Ni أو البلاتين Pt وتحت درجة حرارة مناسبة، وينتج عن ذلك الألكان.

 إضافة هاليد الهيدروجين HX:

يضاف هاليد الهيدروجين HX إلى الألكين تبعاً لقاعدة ماركوفينكوف التي تنصّ أن"

إضافة هاليد الهيدروجين HX إلى ألكين غير متماثل؛ فإن ذرة الهيدروجين ترتبط بذرة كربون الرابطة الثنائية المرتبطة بالعدد الأكبر من ذرات الهيدروجين" 

ويؤدي ذلك إلى تكوين هاليد الكيل ثانوي أو ثالثي في المركبات العضوية غير المتماثلة الأكبر من الإيثين.

إضافة الماء H₂O
تتم اضافة الماء إلى الألكين بوجود عامل مساعد، مثل حمض الفسفوريك H₃PO₄ ، أو حمض الكبريتيك H₂SO₄ ، وتحت ضغط جوي ودرجة حرارة مناسبين. وتتم هذه الإضافة تبعاً لقاعدة ماركوفينكوف،

وينتج عن ذلك كحول ثانوي أو ثالثي في المركبات العضوية غير المتماثلة الأكبر من الإيثين. 

إضافة الهالوجين (Cl₂ ,Br₂)
تتفاعل الألكينات مع الهالوجينات، مثل الكلور أو البروم بالطريقة نفسها عند درجة حرارة الغرفة.

إلا أن اضافة البروم Br₂ تتم بإذابة البروم في محلول CH₂Cl₂.

يستعمل محلول البروم المائي (ماء البروم) ذو اللون البرتقالي المصفرّ في الكشف عن وجود الرابطة الثنائية، أو التمييز  الهيدروكربون المشبع (الألكان) وغير المشبع (الألكين)، إذ يختفي لون محلول البروم عند إضافته إلى الألكين .

تفاعلات الإضافة في الألكاينات:

تفاعلات الإضافة في الألكينات تشبه تفاعلات الإضافة في الألكاينات، إلا أنها تختلف عنها بأنه يتم اضافة مولين ( جزيئين) من المادة المضافة ، أي أنها تتم بوجود كمية وافرة من المادة المضافة. 

إضافة الهيدروجين: 2H₂

  يتم اضافة مولين (جزيئين)من الهيدروجين إلى الألكاين بوجود عامل مساعد، مثل النيكل Ni أو البلاتين Pt مكوّنًا الألكان.

إضافة الهالوجين:2X₂

تتم اضافة الهالوجينات إلى الالكاين كما في الألكينات، إلا أنه يضاف مولين من الهالوجين (2X₂) إلى الألكاين.

وكذلك يستعمل محلول البروم المائي (ماء البروم) ذو اللون البرتقالي المصفرّ في الكشف عن  الثلاثية، أو التمييز  الألكان والألكاين، إذ يختفي لون محلول البروم عند إضافته إلى الألكاين.

إضافة هاليد الهيدروجين 2HX:

يضاف جزيئين من هاليد الهيدروجين (2HX) إلى الألكاين تبعاً لقاعدة ماركوفينكوف، حيث ترتبط ذرتا الهيدروجين بذرة كربون الرابطة الثلاثية المرتبطة بالعدد الأكبر من ذرات الهيدروجين. 

 

تفاعلات الإضافة في الألديهايدات والكيتونات:

يتميز الألديهايدات والكيتونات باحتوائها على مجموعة الكربونيل $(\stackrel{\mathrm{\delta }+}{\mathrm{C}}=\stackrel{\mathrm{\delta }-}{\mathrm{O}})$. ولذلك تحدث فيها تفاعلات الإضافة.

إضافة مركب غرينارد R - MgX

ينتج مركب غرينارد RMgX من تفاعل هاليد الألكيل R-X مع فلزّ المغنيسيوم، بوجود الإيثر Et الجاف، ومن أمثلته:

المركب ميثيل كلوريد المغنيسيوم CH₃MgCl، والمركب إيثيل كلوريد المغنيسيوم CH₃CH₂MgCl ، وغيرها

ومركب غرينارد هو مركب قطبي  $\stackrel{\mathrm{\delta }-}{\mathrm{R}}\stackrel{\mathrm{\delta }+}{ - \mathrm{Mg}}\mathrm{X}$ عند إضافته إلى الالديهايد أو الكيتون فإن الطرف الكربوني السالب ينجذب نحو ذرة كربون الموجبة في مجموعة الكربونيل  أولا، ولذلك تعد هذه الإضافة نيوكليوفيلية، ثم ينجذب الطرف MgX الموجب إلى ذرة أكسجين السالبة في مجموعة الكربونيل، وينتج عن ذلك مركب وسطي يتفاعل مع حمض HX حيث تحل ذرة هيدروجين الحمض محل المجموعة MgX وينتج عن ذلك الكحول.  

يستخدم مركب غرينارد لإنتاج كحولات يكون عدد ذرات الكربون فيها أكبر من مركب الألديهايد أو الكيتون ، أو مركب غرينارد المستخدم ، حيث يكون عدد ذرات الكربون في الكحول الناتج يساوي مجموع عدد ذرات الكربون في الألديهايد أو الكيتون ومركب غرينارد المستخدم.

يعتمد نوع الكحول الناتج بعد اضافة HX إلى المركب الوسطي على مركب الكربونيل المستخدم (الألديهايد أو الكيتون)  كالتالي: 

     ميثانال + مركب غرينارد يعطي كحولاً أولياً.

      ألديهايد (عدا الميثانال)  + مركب غرينارد يعطي كحولاً ثانوياً.

      كيتون + مركب غرينارد يعطي كحولاً ثالثياً.

إضافة الهيدروجين
تتفاعل الألديهايدات والكيتونات مع غاز الهيدروجين بوجود عامل مساعد، مثل  Ni أو  Pt مكوّنةً الكحولات

             ألديهايد + غاز الهيدروجين(H₂) يعطي كحولاً أولياً.

             كيتون + غاز الهيدروجين(H₂) يعطي كحولاً ثانوياً.

 

تفاعلات الحذف: 

تؤدي تفاعلات الحذف إلى تكوين الألكينات، وتحدث  في الكحولات وكذلك في هاليدات الألكيل الثانوية والثالثية بشكل رئيس. 

الحذف من هاليد الألكيل

يُنتزع جزيء HX من هاليد الألكيل الثانوي أو الثالثي بشكل رئيس؛ بالتسخين مع محلول مركز من قاعدة قوية، مثل  KOH أو  NaOH المذاب في الإيثانول فينتج الألكين.

 يتم نزع ذرة الهالوجين X عن ذرة الكربون المرتبطة بها، ونزع ذرة هيدروجين عن ذرة الكربون المجاورة لذرة الكربون المرتبطة بالهالوجين التي ترتبط بعدد أكبر من مجموعات الألكيل وينتج الألكين.

الحذف من الكحول
ينزع جزيء ماء (H-OH) عند تسخين الكحول مع  H₂SO₄ المركز أو H₃PO₄ المركز؛ حيث يتم  نزع مجموعة OH عن ذرة الكربون المرتبطة بها، ونزع ذرة الهيدروجين H عن ذرة الكربون المجاورة، لذرة الكربون المرتبطة بـ OH التي ترتبط بعدد أكبر من مجموعات الألكيل وينتج الألكين.