Nukleofilna adicija

Nukleofilna adicija u organskoj hemiji predstavlja reakciju adicije pri kojoj se u hemijskom jedinjenju π veza raskida tako što se formiraju dvije nove kovalentne veze adicijom nukleofila.

Reakcije adicije su ograničene na hemijska jedinjenja koja imaju višestruke veze:

molekul sa atomom ugljenika - višestruke veze sa heteroatom kao što su jedinjenja sa karbonilnom grupom, imini ili nitrili
molekuli sa atomom ugljenika - dvostruke ili trostruke veze između atoma ugljenika.

Adicija na dvostruku vezu između atoma ugljenika i heteroatoma

Reakcija adicije nukleofila na dvostruku vezu atoma ugljenika i heteroatoma kao što je C=O ili CN trostruka veza su raznovrsne. Ove veze su polarne (jer postoji razlika u elektronegativnosti između dva atoma) pri čemu je parcijalno pozitivno naelektrisanje koncentrisano na strani atoma ugljenika. Ovo čini atom ugljenika primarnom metom za nukleofil:.^[1]^[2]^[3]

Ovaj tip reakcije se takođe naziva 1,2 nukleofilna adicija. Proizvod koji se dobije pri ovoj reakciji je racemat. Postoje brojni primjeri ovakvog tipa adicije. Kada se pri reakciji adicije dešava i eliminacija onda je tip reakcije nukleofilna acil supstitucija ili reakcija adicije i eliminacije.

Karbonili

Ako postoji karbonilna grupa kao elektrofil, nukleofil može biti:

voda u hidrataciji u geminalni diol
alkohol u acetilizaciji u acetal
hidrid u redukciji u alkohol
amin sa formaldehidom u karbonilnim jedinjenjem u Manihovoj reakciji
enolatni jon u aldolnoj reakciji
organometalni nukleofil u Grinjarovoj reakciji
cviterjon piridina u Hamikovoj reakciji

Nitrili

Ako postoji nitril kao elektrofil nukleofilna adicija se može desiti sa:

hidroliza nitrila u amid ili karboksilnu kiselinu
alkoholi u Pinolovoj reakciji

Adicija na dvostruku vezu između dva atoma ugljenika

Glavni mehanizam adicije alkena je formiranje nukleofila X^- koji formira kovalentnu vezu sa nezasićenim sistemom koji je siromašan elektronima -C=C- (prvi korak). Negativno naelektrisanje na X se prenosi na vezu ugljenik-ugljenik.

U koraku 2 naelektrisani karbanjon se spaja sa (Y) koji je siromašan elektronima da bi se formirala druga kovalentna veza. Obični alkeni nisu skloni napadu nukleofila (jer imaju nepolarnu vezu). Stiren reaguje u toluenu sa natrijumom i stvara se 1,2-difenil propan pri čemu se kao intermedijer javlja karbanjon.

Drugi izuzetak od pravila je Varentrapova reakcija. Fulereni imaju neobičnu reaktivnost dvostruke veze i adicije kao što je Bingelova reakcija su češće.

Kada je X karbonilna grupa kao C=O ili COOR ili cijanidna grupa tip reakcije je reakcija konjugovane adicije. Supstituent X pomaže da se stabilizuje negativno naelektrisanje na atomu ugljenika putem svog induktivnog efekta.

Kada je Y-Z karbanjon reakcija je poznata kao Majklova reakcija.

Perfluorisani akleni (alkeni koji imaju sve atome vodonika zamijenjene fluorom) su podložni nukleofilnoj adiciji, na primjer fluoridnim jonom iz cezijum-fluorida ili srebro(I)-fluorida da bi se dobio perfluoro-alkilni anjon.

Reference

^ Fleming, Ian (2010). Molecular orbitals and organic chemical reactions. New York: Wiley. ISBN 0-470-74658-0.
^ Bürgi, H. B.; Dunitz, J. D.; Lehn, J. M.; Wipff, G. (1974). „Stereochemistry of reaction paths at carbonyl centres”. Tetrahedron. 30 (12): 1563. doi:10.1016/S0040-4020(01)90678-7.
^ H. B. Bürgi; J. D. Dunitz; J. M. Lehn; G. Wipff (1974). „Stereochemistry of reaction paths at carbonyl centres”. Tetrahedron. 30 (12): 1563—1572. doi:10.1016/S0040-4020(01)90678-7.

[flemingbook-1] Fleming, Ian (2010). Molecular orbitals and organic chemical reactions. New York: Wiley. ISBN 0-470-74658-0.

[urgi-2] Bürgi, H. B.; Dunitz, J. D.; Lehn, J. M.; Wipff, G. (1974). „Stereochemistry of reaction paths at carbonyl centres”. Tetrahedron. 30 (12): 1563. doi:10.1016/S0040-4020(01)90678-7.

[3] H. B. Bürgi; J. D. Dunitz; J. M. Lehn; G. Wipff (1974). „Stereochemistry of reaction paths at carbonyl centres”. Tetrahedron. 30 (12): 1563—1572. doi:10.1016/S0040-4020(01)90678-7.

[1]

[2]

[3]