ملخص تفاعلات المركبات العضوية؛ الإضافة والحذف، الكيمياء

أتأمّلُ الصورة

• تعدّ صناعة الصابون من أقدم الصناعات التي مارسها الإنسان، ويصنع الصابون بتسخين الزيوت أو الدهون مع هيدروكسيد الصوديوم ⁦NaOH⁩.
• فتتفكّك الإسترات المكوّنة لها منتجةً أملاح الحموض الكربوكسيلية أو الدهنية التي تمثل الصابون، ويعدّ هذا التفاعل مثالًا على تفاعلات المركبات العضوية.

الفكرة العامة

• تفاعلات المركبات العضوية الكيميائية كثيرة جدًّا.
• يمكن تصنيفها إلى تفاعلات: الإضافة، والحذف، والاستبدال، والتأكسد، والاختزال.
• لتسهيل دراستها، ومعرفة طرائق حدوثها، والظروف التي تحدث فيها، وتوقع نواتجها العضوية، وتوظيفها في تحضير مركبات جديدة وتصنيعها.

تفاعلات الإضافة

• تفاعل الإضافة: تفاعل بين جزيئين يحتوي أحدهما على الرابطة الثنائية أو الثلاثية لتكوين جزيء واحد جديد
• المركبات العضوية المشبعة تحتوي على رابطة تساهمية أحادية من النوع سيجما $\sigma$.
• المركبات العضوية غير المشبعة تحتوي على رابطة تساهمية ثنائية أو ثلاثية، وهي تتكون من نوعين من الروابط، هما: سيجما $\sigma$ القوية، وباي π الضعيفة.

تفاعلات الإضافة في الألكينات

• نيوكليوفيلات: أطراف غنية بالإلكترونات تمتلك زوجًا من الإلكترونات غير الرابطة، وتنجذب نحو الطرف الموجب للجزيء
• إلكتروفيلات: أطراف محبّة للإلكترونات، تنجذب إلى منطقة الكثافة الإلكترونية السالبة
• >C=C -C(X)-C(Y)-

الألكين المتماثل والألكين غير المتماثل

• الألكين المتماثل: عندما ترتبط كل ذرة كربون من ذرتي كربون الرابطة الثنائية بذرات أو مجموعات متماثلة
• الألكين غير المتماثل: الذرات أو المجموعات المرتبطة بذرتي كربون الرابطة الثنائية غير متماثلة

إضافة الهيدروجين $\ce{H2}$ (الهدرجة)

• CH2=CH2 + H2 ->[Ni] CH3-CH3
• CH3CH=CH2 + H2 ->[Ni] CH3CH2CH3

إضافة هاليد الهيدروجين

• قاعدة ماركوفينيكوف: عند إضافة هاليد الهيدروجين ⁦HX⁩ إلى ألكين غير متماثل؛ فإنّ ذرة الهيدروجين ترتبط بذرة كربون الرابطة الثنائية المرتبطة بالعدد الأكبر من ذرات الهيدروجين
• إضافة إلكتروفيلية: انجذاب الإلكتروفيل إلى إلكترونات الرابطة π من الرابطة الثنائية في الألكين
• CH2=CH2 + HBr -> CH3CH2Br
• CH2=CH2 + H^+ -> CH3-CH2^+
• CH3CH2^+ + Br^- -> CH3CH2Br
• CH3CH=CH2 + HBr -> CH3CH2CH2Br
• CH3CH=CH2 + HBr -> CH3CHBrCH3

إضافة الماء $\ce{H2O}$

• CH2=CH2 + H2O ->[H3PO4] CH3CH2OH
• CH3CH=CH2 + H2O ->[H3PO4] CH3CH(OH)CH3

إضافة الهالوجين (Cl_2, Br_2)

• CH2=CH2 + Br2 ->[CH2Cl2] CH2BrCH2Br
• CH2Br-CH2^+ + Br^- -> CH2Br-CH2Br

إضافة الهيدروجين

• CH3CH2C#CH + 2H2 ->[Ni] CH3CH2CH2CH3

إضافة الهالوجين

• CH3C#CH + 2Cl2 -> CH3CCl2CHCl2

إضافة هاليد الهيدروجين

• CH#CH + 2HCl -> CH3CHCl2

إضافة مركب غرينارد R-MgX

• الإضافة النيوكليوفيلية: ينجذب النيوكليوفيل نحو ذرة الكربون الموجبة الشحنة في مجموعة الكربونيل في الألديهايد أو الكيتون
• R-X + Mg ->[Et] RMgX
• CH3CH2Br + Mg ->[Et] CH3CH2MgBr
• النيوكليوفيل Δ-R يرتبط مع ذرة الكربون ذات الشحنة الجزئية الموجبة في مجموعة الكربونيل.
• ثم يرتبط الإلكتروفيل Δ+MgX مع ذرة الأكسجين ذات الشحنة الجزئية السالبة.
• وبذلك يتكوّن ناتج وسطي يتفاعل مع حمض ⁦HCl⁩، أو حمض ⁦HBr⁩؛ فتحلّ ذرة هيدروجين من الحمض محلّ ⁦MgX⁩ في المركب الوسطي، وينتج الكحول.
• CH3CHO + CH3CH2MgCl -> CH3CH(OMgCl)CH2CH3 ->[HCl] CH3CH(OH)CH2CH3 + MgCl2
• CH3COCH3 + CH3CH2MgCl -> CH3C(OMgCl)(CH3)CH2CH3 ->[HCl] CH3C(OH)(CH3)CH2CH3 + MgCl2

إضافة الهيدروجين

• CH3COCH3 + H2 ->[Ni] CH3CHOHCH3

تفاعلات الحذف

• تفاعل الحذف: تفاعل يحدث فيه نزع جزيء هاليد الهيدروجين ⁦HX⁩ من هاليد الألكيل من ذرتي كربون متجاورتين، أو نزع جزيء الماء $\ce{H2O}$ من الكحول مكوّنًا الألكين
• -C(Y)-C(Z)- ->[حذف/تسخين][(-YZ)] >C=C[Δ] CH3CH=CH2 + NaBr + H2O
• CH3CH2CHBrCH3 ->[KOH(كحولي)][Δ] CH3CH=CHCH3 + KBr + H2O
• CH3CH2C(Br)(CH3)CH3 + NaOH(كحولي) ->[Δ] CH3CH=C(CH3)CH3 + NaBr + H2O

الحذف من الكحول

• تُنزَع مجموعة ⁦OH⁩ عن ذرة الكربون المرتبطة بها.
• وتُنزَع ذرة الهيدروجين ⁦H⁩ عن ذرة الكربون المجاورة.
• CH3CH2CHOHCH3 ->[H3PO4 مركز][Δ] CH3CH=CHCH3 + H2O