查詞語(yǔ)
化學(xué)名詞解釋:
加成反應(yīng)是不飽和化合物的一種特征反應(yīng)。反應(yīng)物分子中以重鍵結(jié)合的或共軛不飽和體系末端的兩個(gè)原子,在反應(yīng)中分別與由試劑提供的基團(tuán)或原子以σ鍵相結(jié)合,得到一種飽和的或比較飽和的加成產(chǎn)物
加成反應(yīng) - 加成反應(yīng)
加成反應(yīng) - 正文
不飽和化合物的一種特征反應(yīng)。反應(yīng)物分子中以重鍵結(jié)合的或共軛不飽和體系末端的兩個(gè)原子,在反應(yīng)中分別與由試劑提供的基團(tuán)或原子以σ鍵相結(jié)合,得到一種飽和的或比較飽和的加成產(chǎn)物。這個(gè)加成產(chǎn)物可以是穩(wěn)定的;也可以是不穩(wěn)定的中間體,隨即發(fā)生進(jìn)一步變化而形成穩(wěn)定產(chǎn)物。加成反應(yīng)可分為離子型加成、自由基加成、環(huán)加成和異相加成等幾類。其中最常見(jiàn)的是烯烴的親電加成和羰基的親核加成。
烯烴親電加成反應(yīng) 烯烴可以與多種親電試劑發(fā)生加成反應(yīng)。例如烯徑與溴的加成,溴分子受到外界影響極化為一端帶微正電荷、另一端帶微負(fù)電荷的極性分子(見(jiàn)結(jié)構(gòu)式a),其正端與烯烴雙鍵作用,最初形成π配位化合物(b),接著發(fā)生共價(jià)鍵異裂而得帶正電荷的σ配合物(c)和溴離子:
c的正碳離子可能直接與溴離子結(jié)合(路線①);也可能先與其相鄰溴原子上未共電子對(duì)作用成為環(huán)狀正嗅離子(d),然后才與溴離子結(jié)合(路線②)。具體過(guò)程與烯烴結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件有關(guān)。烯烴不飽和碳原子上的給電子取代基使反應(yīng)加速,吸電子取代基使反應(yīng)減慢,這個(gè)事實(shí)可以證實(shí)上述反應(yīng)機(jī)理。烯烴親電加成的立體化學(xué)與其結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件有關(guān),一般以反式加成為主,即兩個(gè)原子或基團(tuán)分別加在原雙鍵的兩面。
烯烴與無(wú)機(jī)酸和強(qiáng)有機(jī)酸都能發(fā)生親電加成,與弱有機(jī)酸的加成要在強(qiáng)酸催化下才能進(jìn)行,加成產(chǎn)物為相應(yīng)的酯,但烯烴與次鹵酸的加成產(chǎn)物卻是α-鹵代醇。烯烴與水在酸催化下發(fā)生加成反應(yīng)生成醇,低級(jí)烯烴的這種反應(yīng)是一些醇類的工業(yè)生產(chǎn)方法。當(dāng)不對(duì)稱試劑與不對(duì)稱烯烴加成時(shí),一般都是符合馬爾科夫尼科夫規(guī)則,即試劑中的帶正電荷部分加在烯烴分子中含氫較多的不飽和碳原子上。
烯烴與硼烷的加成是合成中廣泛應(yīng)用的反應(yīng)。烯烴被有機(jī)過(guò)酸、臭氧和高錳酸鉀等試劑氧化,實(shí)質(zhì)上也是這些氧化劑對(duì)于雙鍵的加成(見(jiàn)有機(jī)化學(xué)中的氧化還原反應(yīng))。烯烴與氫氣的加成要在催化劑作用下才能進(jìn)行,常用催化劑有鎳、鉑、鈀、亞鉻酸銅及可溶于有機(jī)溶劑的氯化銠或氯化釕與三苯膦的配合物等(見(jiàn)催化氫化反應(yīng))。
烯烴與溴化氫在少量過(guò)氧化物作用下發(fā)生自由基加成,得到反馬氏加成物,這是一個(gè)鏈反應(yīng)。例如在過(guò)氧化苯甲酰作用下丙烯與溴化氫的加成,鏈反應(yīng)因溴原子的產(chǎn)生而引發(fā),通過(guò)鏈的轉(zhuǎn)移而進(jìn)行下去,自由基相互結(jié)合并消失而使鏈終止。鏈反應(yīng)的三個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單表示如下:
烯烴與氯化氫或碘化氫在相同條件下不能進(jìn)行自由基加成,這是因?yàn)橛陕然瘹洚a(chǎn)生氯原子的反應(yīng)和碘原子加成到雙鍵上的反應(yīng)都需要較高活化能,阻礙了鏈的轉(zhuǎn)移。
炔烴也能發(fā)生親電加成,但反應(yīng)速率比相應(yīng)烯烴慢。炔烴與溴化氫在過(guò)氧化物作用下也發(fā)生自由基加成,炔烴與硼烷的加成也與烯烴相似。但是,炔烴可以發(fā)生一些通常烯烴難以發(fā)生的親核加成反應(yīng)。例如,乙炔在高溫高壓和堿催化的條件下能分別與乙酸和乙醇發(fā)生反應(yīng),得到乙酸乙烯酯和乙烯基乙醚;乙炔與氫氰酸加成可得丙烯腈。這些都是工業(yè)生產(chǎn)中的重要反應(yīng)。乙炔與水的加成一般在酸性汞鹽催化下進(jìn)行,加成物乙烯醇不穩(wěn)定,隨即異構(gòu)化(見(jiàn)同分異構(gòu)體)為乙醛,其反應(yīng)機(jī)理尚不很清楚。
羰基親核加成反應(yīng) 醛或酮的羰基可與氫氰酸、亞硫酸氫鈉、有機(jī)鋰化合物和有機(jī)鎂化合物等親核試劑發(fā)生加成反應(yīng),反應(yīng)的難易取決于羰基碳原子親電性強(qiáng)弱和空間阻礙大小以及試劑親核性強(qiáng)弱等因素。醛一般比酮活潑。反應(yīng)都是以親核試劑中未共用電子對(duì)向羰基碳的進(jìn)攻而開(kāi)始的,例如亞硫酸氫鈉與醛的加成:
亞硫酸氫鈉與酮反應(yīng)較難,芳香酮一般不起反應(yīng),脂肪酮中只有羰基連有甲基的甲基酮才能反應(yīng)。醛或酮與金屬有機(jī)化合物的加成物經(jīng)水解便得醇類,是實(shí)驗(yàn)室合成醇類的重要方法。醛和酮都能與肼、羥胺、苯肼、氨基脲等羰基試劑作用,加成物隨即失水而得腙、肟、苯腙、縮氨脲等衍生物,這些衍生物結(jié)晶性能良好,并可水解為原來(lái)的醛或酮,故廣泛應(yīng)用于提純和鑒定。用氫化物(如硼氫化鈉、氫化鋁鋰)還原羰基化合物,也可認(rèn)為是負(fù)氫離子向羰基進(jìn)攻的親核加成。
酰鹵、酸酐、酯和酰胺等羧酸衍生物在水解、醇解、酸解或氨解中,也都是試劑上未共用電子對(duì)對(duì)羰基碳的進(jìn)攻,然后從加成物中失去一個(gè)離去基團(tuán)而得到產(chǎn)物,即按加成-消除的機(jī)理完成反應(yīng)。例如酯的堿性水解,反應(yīng)生成羧酸鹽:
環(huán)加成的最重要例子是狄爾斯-阿爾德反應(yīng),廣泛應(yīng)用于合成六元環(huán)化合物。