تفاعلات المركبات العضوية؛ الإضافة والحذف

ما تفاعلات المركبات العضوية، وكيف تُصنَّف؟

• يصنع الصابون بتسخين الزيوت أو الدهون مع هيدروكسيد الصوديوم ⁦NaOH⁩.
• تتفكّك الإسترات المكوّنة للزيوت والدهون منتجةً أملاح الحموض الكربوكسيلية أو الدهنية التي تمثل الصابون.
• يعدّ هذا التفاعل مثالًا على تفاعلات المركبات العضوية.

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

• الاستبدال والتأكسد والاختزال: تتفاعل بعض المركبات العضوية بطريقة الاستبدال، كما تتأكسد بعضها أو تختزل؛ وينتج عن ذلك مركبات جديدة مختلفة في خصائصها.
• توظيف التفاعلات: توظّف تفاعلات المركبات العضوية في تحضير مواد عضوية جديدة وإنتاجها.

كيف نكشف المجموعة الوظيفية بتجربة بسيطة؟

أتوقّع: ما الغاز المتصاعد في الأنبوب رقم (1)؟

أتوقّع نوع التفاعل الذي حدث في كلّ أنبوب من الأنابيب الثلاثة.

• أكتب معادلات كيميائية تعبّر عن تفاعلات الإضافة والحذف في بعض المركبات العضوية.
• أميّز بين الهيدروكربون المشبع وغير المشبع.

لماذا تتفاعل المركبات غير المشبعة بالإضافة؟

• المجموعة الوظيفية: ذرة أو مجموعة ذرات في التركيب الكيميائي للمركب العضوي، مسؤولة عن خصائصه ونشاطه الكيميائي.
• تختلف المركبات العضوية في مجموعاتها الوظيفية؛ وتختلف تفاعلاتها تبعًا لذلك.

• المركبات العضوية المشبعة تحتوي على رابطة تساهمية أحادية من النوع سيجما $\sigma$.
• المركبات العضوية غير المشبعة تحتوي على رابطة تساهمية ثنائية أو ثلاثية.
• تتكوّن من نوعين من الروابط، هما: سيجما $\sigma$ القوية، وباي $\pi$ الضعيفة.
• هذه المركبات نشطة كيميائيًّا، ومن أشهر تفاعلاتها: الإضافة.

أيّ رابطة تتفاعل بالإضافة: ثنائية أم ثلاثية أم قطبية؟

• تعتمد تفاعلات الإضافة في المركبات العضوية على طبيعة الروابط المكونة لها.
• الألكين يحتوي على رابطة تساهمية ثنائية بين ذرتي كربون ⁦C=C⁩.
• الألكاين يحتوي على رابطة تساهمية ثلاثية ⁦C⁩≡⁦C⁩.
• مركب الكربونيل (الألديهايد أو الكيتون) يحتوي على رابطة تساهمية ثنائية قطبية بين ذرة الكربون وذرة الأكسجين.

فما تفاعل الإضافة؟ وما المركبات العضوية التي تتفاعل بتفاعل الإضافة؟ وما نواتج تفاعلاتها العضوية؟

الإضافة والحذف: ما الفرق بينهما؟

ماذا يحدث للرابطة الثنائية عند الإضافة؟

• يتفاعل الألكين بإضافة جزيء إلى ذرتي كربون الرابطة الثنائية؛ فتنكسر رابطة $\pi$ الضعيفة، وتتكوّن بدلًا منها رابطتان من النوع $\sigma$ الأقوى:
• $\begin{gathered}{>}\text{C}{=}\text{C}{<} + \text{X}{-}\text{Y} \\ \rightarrow {-}\text{C}(\text{X}){-}\text{C}(\text{Y}){-}\end{gathered}$
• تحتوي الرابطة الثنائية على زوجين من الإلكترونات الرابطة؛ فهي منطقة ذات كثافة إلكترونية عالية ينجذب نحوها الطرف الموجب للجزيء المضاف مكوّنةً معه رابطة تساهمية.
• نيوكليوفيلات ⁦Nucleophiles⁩: الرابطة الثنائية والأيونات السالبة، مثل: ⁦OH⁻⁩ و ⁦Br⁻⁩.

• إلكتروفيلات ⁦Electrophiles⁩: الأطراف الموجبة للجزيئات، مثل: ⁦H⁺⁩.

• من الأمثلة على تفاعلات الإضافة: إضافة جزيء كلٍّ من الهيدروجين، أو الهالوجين، أو هاليد الهيدروجين، أو الماء، إلى الرابطة الثنائية في الألكين.

فماذا يتغيّر إذا اختلفت الذرات المرتبطة بذرتي كربون الرابطة الثنائية؟

متى نسمّي الألكين متماثلًا؟

• أمثلة:
• الإيثين: ترتبط كل ذرة كربون بذرتي هيدروجين.
• 2، 3- ثنائي ميثيل -2- بيوتين: ترتبط كل ذرة كربون بمجموعتي ميثيل.

• أمثلة:
• البروبين: ترتبط إحدى ذرتي الكربون بذرتي هيدروجين، والأخرى بذرة هيدروجين ومجموعة ميثيل.
• 1- بيوتين: ترتبط إحدى ذرتي الكربون بذرتي هيدروجين، والأخرى بذرة هيدروجين ومجموعة إيثيل.

الهدرجة: ماذا ينتج من إضافة الهيدروجين؟

• الهدرجة: يتفاعل الإيثين مع غاز الهيدروجين بوجود عامل مساعد من النيكل ⁦Ni⁩ أو البلاتين ⁦Pt⁩، وتحت درجة حرارة مناسبة؛ فينتج الإيثان:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{2}{=}\text{CH}_{2} + \text{H}_{2} \\ \xrightarrow{\text{Ni}} \text{CH}_{3}{-}\text{CH}_{3}\end{gathered}$

• كذلك يتفاعل البروبين مع غاز الهيدروجين مكوّنًا البروبان:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}{=}\text{CH}_{2} + \text{H}_{2} \\ \xrightarrow{\text{Ni}} \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{CH}_{3}\end{gathered}$

كيف يضيف بروميد الهيدروجين نفسه إلى الإيثين؟

• يتفاعل بروميد الهيدروجين ⁦HBr⁩ مع الألكين المتماثل مثل الإيثين وفق المعادلة الآتية:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{2}{=}\text{CH}_{2} + \text{HBr} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{Br}\end{gathered}$
• ترتبط ذرة الهيدروجين من ⁦HBr⁩ مع إحدى ذرتي كربون الرابطة الثنائية، وترتبط ذرة البروم مع ذرة الكربون الأخرى؛ ويتكوّن ناتج واحد هو بروموإيثان.

• الخطوة الأولى: ينجذب الإلكتروفيل ⁦H⁺⁩ من جزيء ⁦HBr⁩ نحو الرابطة الثنائية؛ فتنكسر رابطة $\pi$، ويرتبط ⁦H⁺⁩ بإحدى ذرتي الكربون مكوّنًا الرابطة ⁦C⁩‑⁦H⁩.
• تنشأ على ذرة الكربون الأخرى شحنة موجبة، فيتكوّن أيون كربوني موجب:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{2}{=}\text{CH}_{2} + \text{H}^{+} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}{-}\text{CH}_{2}^{+}\end{gathered}$
• الخطوة الثانية: يرتبط النيوكليوفيل ⁦Br⁻⁩ بالأيون الكربوني الموجب، فتتكوّن رابطة ⁦C⁩‑⁦Br⁩:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}^{+} + \text{Br}^{-} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{Br}\end{gathered}$
• إضافة إلكتروفيلية: يُسمّى التفاعل السابق بذلك؛ لأنّ الإلكتروفيل ⁦H⁺⁩ هو الذي يبدأ التفاعل مع الرابطة الثنائية في الألكين.

أيّ الأيونات الكربونية أكثر ثباتًا؟

• الأيون الكربوني قد يكون أوّليًّا أو ثانويًّا أو ثالثيًّا، حيث ⁦R⁩ مجموعة ألكيل.

• يكون الأيون الكربوني الثالثي أكثر استقرارًا وثباتًا من الأيون الكربوني الثانوي، وأقلها ثباتًا الأيون الكربوني الأوّلي.

كيف أميّز بين أنواع الأيونات الكربونية الثلاثة؟

حين يكون الألكين غير متماثل: أيّ ناتج يتكوّن؟

• عند إضافة ⁦HBr⁩ إلى ألكين غير متماثل مثل البروبين يُحتمَل تكوّن ناتجين:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}{=}\text{CH}_{2} + \text{HBr} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{CH}_{2}\text{Br}\end{gathered}$
• (1- بروموبروبان) أو:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}{=}\text{CH}_{2} + \text{HBr} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}\text{CHBrCH}_{3}\end{gathered}$
• (2- بروموبروبان)
• وُجد عمليًّا أنّ الناتج الرئيس الذي يتكوّن هو 2- بروموبروبان.

• يؤدي ذلك إلى تكوين أيون كربوني ثانوي هو الأكثر استقرارًا وثباتًا؛ فيتفاعل معه أيون البروميد ⁦Br⁻⁩ ويتكوّن الناتج الرئيس 2- بروموبروبان.
• أمّا تفاعل ⁦Br⁻⁩ مع الأيون الكربوني الأوّلي الأقل استقرارًا وثباتًا فيؤدي إلى تكوين ناتج فرعي (ثانوي)، كما في الشكل (6).

1. حدّد الرابطة الثنائية:: عدّ ذرات الهيدروجين المرتبطة بكل ذرة كربون من ذرتيها.
2. اربط الهيدروجين:: ترتبط ذرة الهيدروجين بذرة الكربون الأكثر هيدروجينًا، وفق قاعدة ماركوفينيكوف.
3. اربط الهالوجين:: ترتبط ذرة الهالوجين بذرة الكربون الأخرى، فيتكوّن الأيون الكربوني الأكثر ثباتًا.
4. اكتب الناتج الرئيس:: اكتب المعادلة وسمِّ هاليد الألكيل الناتج.

أفسّر عدم تكوّن أيون كربوني ثالثي في تفاعل بروميد الهيدروجين مع البروبين ⁦CH₃CH=CH₂⁩.

الماء يُضاف أيضًا: كيف نحصل على الإيثانول؟

• يتفاعل بخار الماء مع الإيثين بوجود عامل مساعد، مثل حمض الفسفوريك ⁦H₃PO₄⁩ أو حمض الكبريتيك ⁦H₂SO₄⁩، وتحت ضغط جوي ودرجة حرارة مناسبين؛ لإنتاج الإيثانول:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{2}{=}\text{CH}_{2} + \text{H}_{2}\text{O} \\ \xrightarrow{\text{H}_{3}\text{PO}_{4}} \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{OH}\end{gathered}$
• يتفاعل البروبين مع الماء في وسط حمضي؛ تبعًا لقاعدة ماركوفينيكوف مكوّنًا المركب 2- بروبانول:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}{=}\text{CH}_{2} + \text{H}_{2}\text{O} \\ \xrightarrow{\text{H}_{3}\text{PO}_{4}} \text{CH}_{3}\text{CH}(\text{OH})\text{CH}_{3}\end{gathered}$

ماذا يحدث عند إضافة الكلور أو البروم إلى الإيثين؟

• تتفاعل الألكينات مع الهالوجينات، مثل الكلور أو البروم، عند درجة حرارة الغرفة.
• يتفاعل الإيثين مع غاز الكلور مكوّنًا المركب 1، 2- ثنائي كلوروإيثان:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{2}{=}\text{CH}_{2} + \text{Cl}_{2} \\ \rightarrow \text{CH}_{2}\text{ClCH}_{2}\text{Cl}\end{gathered}$
• يتفاعل الإيثين مع البروم ⁦Br₂⁩ المذاب في ثنائي كلوروميثان ⁦CH₂Cl₂⁩؛ مكوّنًا المركب 1، 2- ثنائي بروموإيثان:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{2}{=}\text{CH}_{2} + \text{Br}_{2} \\ \xrightarrow{\text{CH}_{2}\text{Cl}_{2}} \text{CH}_{2}\text{BrCH}_{2}\text{Br}\end{gathered}$

لماذا ينجذب جزيء البروم إلى الرابطة الثنائية؟

• الرابطة الثنائية ذات كثافة إلكترونية عالية سالبة الشحنة، تسبّب استقطاب جزيء الهالوجين القريب منها.
• تظهر على إحدى ذرتي الجزيء شحنة جزئية موجبة، وتظهر على الذرة الأخرى شحنة جزئية سالبة، كما في الشكل (7).

• يحدث تجاذب بين الشحنة السالبة للرابطة ⁦C=C⁩ من الألكين وذرة البروم ذات الشحنة الجزئية الموجبة؛ فتنكسر الرابطة $\pi$، وتتكوّن الرابطة ⁦C⁩‑⁦Br⁩.
• ينتج أيون كربوني موجب وأيون بروميد سالب، وتُعدّ هذه الإضافة إضافة إلكتروفيلية.

• ينجذب أيون البروميد السالب إلى ذرة الكربون الموجبة في الأيون الكربوني، فتتكوّن رابطة جديدة ⁦C⁩‑⁦Br⁩؛ وبذلك يتكوّن المركب 1، 2- ثنائي بروموإيثان:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{2}\text{Br}{-}\text{CH}_{2}^{+} + \text{Br}^{-} \\ \rightarrow \text{CH}_{2}\text{Br}{-}\text{CH}_{2}\text{Br}\end{gathered}$

كيف نميّز الهيدروكربون المشبع من غير المشبع؟

• يُستعمل محلول البروم المائي (ماء البروم) ذو اللون البرتقالي المصفرّ، أو البروم ⁦Br₂⁩ المذاب في ثنائي كلوروميثان ⁦CH₂Cl₂⁩، في الكشف عن وجود الرابطة الثنائية أو الثلاثية.
• يمكن التمييز مخبريًّا بين الهيدروكربون المشبع وغير المشبع باختفاء لون محلول البروم عند إضافته إلى الهيدروكربون غير المشبع.
• عند ضخ فقاعات غاز الإيثين ⁦CH₂=CH₂⁩ عبر محلول البروم يختفي لون المحلول (الشكل 9).
• أمّا عند إضافة محلول البروم إلى الإيثان ⁦CH₃CH₃⁩ فإنّ لون المحلول لا يتغيّر، مما يشير إلى عدم حدوث تفاعل.

أكمل المعادلات الآتية:

$\text{CH}_{3}\text{CH}{=}\text{CHCH}_{3} + \text{H}_{2} \xrightarrow{\text{Ni}}$ $\text{CH}_{2}{=}\text{CH}_{2} + \text{Cl}_{2} \rightarrow$ $\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{CH}{=}\text{CH}_{2} + \text{HCl} \rightarrow$ $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{CH}{=}\text{CH}_{2} \\ + \text{H}_{2}\text{O} \xrightarrow{\text{H}_{3}\text{PO}_{4}}\end{gathered}$

أكتب معادلة كيميائية توضح إضافة بروميد الهيدروجين ⁦HBr⁩ إلى المركب 1- هكسين ⁦CH₃CH₂CH₂CH₂CH=CH₂⁩.

الألكاين: كم جزيئًا من الهيدروجين يلزم؟

• تتفاعل الألكاينات بتفاعلات الإضافة كما في الألكينات؛ إذ يمكن إضافة جزيئين من الهيدروجين، أو الهالوجين، أو هاليد الهيدروجين إلى الألكاين.
• تنكسر رابطتا $\pi$، ويتكوّن بدلًا منهما أربع روابط من النوع $\sigma$.

• إضافة الهيدروجين: يتفاعل الألكاين مع كمية وافرة من الهيدروجين بوجود عامل مساعد، مثل النيكل ⁦Ni⁩ أو البلاتين ⁦Pt⁩ مكوّنًا الألكان.
• يتفاعل الإيثاين ⁦HC⁩≡⁦CH⁩ مع كمية وافرة من الهيدروجين مكوّنًا الإيثان:
• $\begin{gathered}\text{H}{-}\text{C}{\equiv}\text{C}{-}\text{H} + 2\text{H}_{2} \\ \xrightarrow{\text{Ni}} \text{CH}_{3}\text{CH}_{3}\end{gathered}$
• كذلك يتفاعل 1- بيوتاين مع كمية وافرة من الهيدروجين مكوّنًا البيوتان:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{C}{\equiv}\text{CH} + 2\text{H}_{2} \\ \xrightarrow{\text{Ni}} \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{CH}_{2}\text{CH}_{3}\end{gathered}$

أفسّر تفاعل جزيئين من الهيدروجين مع جزيء واحد من الإيثاين.

ماذا ينتج من إضافة الهالوجين إلى الألكاين؟

• يتفاعل الألكاين مع كمية وافرة من الهالوجين مكوّنًا هاليد الألكيل.
• يتفاعل الإيثاين مع جزيئين من البروم ⁦2Br₂⁩ المذاب في ثنائي كلوروميثان ⁦CH₂Cl₂⁩ مكوّنًا الجزيء 1،1،2،2- رباعي برومو إيثان:
• $\begin{gathered}\text{H}{-}\text{C}{\equiv}\text{C}{-}\text{H} + 2\text{Br}_{2} \\ \xrightarrow{\text{CH}_{2}\text{Cl}_{2}} \text{CHBr}_{2}\text{CHBr}_{2}\end{gathered}$
• كذلك يتفاعل البروباين مع جزيئين من الكلور ⁦2Cl₂⁩ مكوّنًا 1، 1، 2، 2- رباعي كلورو بروبان:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{C}{\equiv}\text{CH} + 2\text{Cl}_{2} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}\text{CCl}_{2}\text{CHCl}_{2}\end{gathered}$

قاعدة ماركوفينيكوف مع الألكاين: أين تذهب الذرتان؟

• يضاف جزيئان من هاليد الهيدروجين إلى الألكاين وفق قاعدة ماركوفينيكوف.
• ترتبط ذرتا هيدروجين من هاليد الهيدروجين مع ذرة كربون الرابطة الثلاثية المرتبطة بالعدد الأكبر من ذرات الهيدروجين في الألكاين.
• يتفاعل جزيئان من بروميد الهيدروجين ⁦HBr⁩ مع جزيء البروباين ⁦CH₃C⁩≡⁦CH⁩، فينتج جزيء 2،2- ثنائي بروموبروبان:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{C}{\equiv}\text{CH} + 2\text{HBr} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}\text{CBr}_{2}\text{CH}_{3}\end{gathered}$
• كما يتفاعل جزيئان من كلوريد الهيدروجين ⁦HCl⁩ مع جزيء الإيثاين مكوّنًا الجزيء 1،1- ثنائي كلوروإيثان:
• $\begin{gathered}\text{CH}{\equiv}\text{CH} + 2\text{HCl} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}\text{CHCl}_{2}\end{gathered}$

أكمل المعادلتين الآتيتين:

$\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{C}{\equiv}\text{CH} + 2\text{HCl} \rightarrow$ $\text{CH}_{3}\text{C}{\equiv}\text{CH} + 2\text{Cl}_{2} \rightarrow$

أكتب معادلة تفاعل 2- بيوتاين ⁦CH₃C⁩≡⁦CCH₃⁩ مع كمية وافرة من الهيدروجين.

لماذا تتفاعل الألديهايدات والكيتونات بالإضافة؟

• تتشابه الألديهايدات والكيتونات في كثير من تفاعلاتها الكيميائية؛ وذلك لاحتواء كلٍّ منها على مجموعة الكربونيل القطبية.
• تحتوي مجموعة الكربونيل على رابطة ثنائية بين ذرة الكربون وذرة الأكسجين، كما في الشكل (10)؛ مما يجعل الألديهايدات والكيتونات تتفاعل بالإضافة.

• من الأمثلة على هذه التفاعلات: تفاعلاتها مع مركبات غرينارد، ومع الهيدروجين.

من أين يأتي مركب غرينارد؟

• ينتج مركب غرينارد ⁦RMgX⁩ من تفاعل هاليد الألكيل ⁦R⁩‑⁦X⁩ مع فلزّ المغنيسيوم بوجود الإيثر ⁦Et⁩ الجاف، كما هو موضّح في المعادلة:
• $\begin{gathered}\text{R}{-}\text{X} + \text{Mg} \\ \xrightarrow{\text{Et}} \text{RMgX}\end{gathered}$
• مثال: ينتج ميثيل كلوريد المغنيسيوم ⁦CH₃MgCl⁩ من تفاعل كلوريد الميثيل (كلوروميثان) ⁦CH₃Cl⁩ مع فلزّ المغنيسيوم:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{Cl} + \text{Mg} \\ \xrightarrow{\text{Et}} \text{CH}_{3}\text{MgCl}\end{gathered}$
• كذلك ينتج إيثيل بروميد المغنيسيوم ⁦CH₃CH₂MgBr⁩ من تفاعل بروميد الإيثيل (بروموإيثان) ⁦CH₃CH₂Br⁩ مع فلزّ المغنيسيوم بوجود الإيثر ⁦Et⁩ الجاف:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{Br} + \text{Mg} \\ \xrightarrow{\text{Et}} \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{MgBr}\end{gathered}$

كيف يهاجم مركب غرينارد مجموعة الكربونيل؟

• ذرة المغنيسيوم أقل سالبية كهربائية من ذرة كربون مجموعة الألكيل ⁦R⁩ المرتبطة بها.
• لذلك تظهر شحنة جزئية موجبة على ذرة المغنيسيوم، وشحنة جزئية سالبة على ذرة كربون مجموعة الألكيل ⁦R⁩:
• $\overset{\delta-}{R}-\overset{\delta+}{MgX}$
• مجموعة الألكيل $\overset{\delta-}{R}$ تعدّ نيوكليوفيلًا يبدأ التفاعل مع مجموعة الكربونيل.

فكيف تسير الإضافة النيوكليوفيلية خطوة بخطوة؟

الإضافة النيوكليوفيلية خطوة بخطوة

• الخطوة الأولى: يرتبط النيوكليوفيل $\overset{\delta-}{R}$ مع ذرة الكربون ذات الشحنة الجزئية الموجبة في مجموعة الكربونيل.
• الخطوة الثانية: يرتبط الإلكتروفيل $\overset{\delta+}{MgX}$ مع ذرة الأكسجين ذات الشحنة الجزئية السالبة.
• الخطوة الثالثة: يتكوّن ناتج وسطي يتفاعل مع حمض ⁦HCl⁩ أو حمض ⁦HBr⁩؛ فتحلّ ذرة هيدروجين من الحمض محلّ ⁦MgX⁩ في المركب الوسطي، وينتج الكحول.
• عدد ذرات الكربون في الكحول الناتج مساوٍ لمجموع عدد ذرات كربون المادتين المتفاعلتين: مركب الكربونيل ومركب غرينارد.

مثال: الميثانال مع ميثيل كلوريد المغنيسيوم

ماذا ينتج إذا غيّرنا الألديهايد أو الكيتون؟

• يتفاعل إيثيل كلوريد المغنيسيوم ⁦CH₃CH₂MgCl⁩ مع الإيثانال ⁦CH₃CHO⁩، وكذلك مع البروبانون ⁦CH₃COCH₃⁩:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CHO} + \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{MgCl} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}\text{CH}(\text{OMgCl})\text{CH}_{2}\text{CH}_{3} \\ \xrightarrow{\text{HCl}} \text{CH}_{3}\text{CH}(\text{OH})\text{CH}_{2}\text{CH}_{3} \\ + \text{MgCl}_{2}\end{gathered}$
• (إيثانال + إيثيل كلوريد المغنيسيوم ← 2- بيوتانول)
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{COCH}_{3} + \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{MgCl} \\ \rightarrow \text{CH}_{3}\text{C}(\text{OMgCl})(\text{CH}_{3})\text{CH}_{2}\text{CH}_{3} \\ \xrightarrow{\text{HCl}} \text{CH}_{3}\text{C}(\text{OH})(\text{CH}_{3})\text{CH}_{2}\text{CH}_{3} \\ + \text{MgCl}_{2}\end{gathered}$
• (بروبانون + إيثيل كلوريد المغنيسيوم ← 2- ميثيل -2- بيوتانول)

أكتب الصيغة البنائية المحتملة لمركبي غرينارد والألديهايد اللازمين لتكوين مركب 3- بنتانول ⁦CH₃CH₂CHOHCH₂CH₃⁩.

ماذا ينتج من هدرجة الألديهايد أو الكيتون؟

• تتفاعل الألديهايدات والكيتونات مع غاز الهيدروجين بوجود عامل مساعد، مثل النيكل ⁦Ni⁩ أو البلاتين ⁦Pt⁩ مكوّنةً الكحولات.
• يتفاعل الإيثانال ⁦CH₃CHO⁩ مع غاز الهيدروجين مكوّنًا الإيثانول:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CHO} + \text{H}_{2} \\ \xrightarrow{\text{Ni}} \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{OH}\end{gathered}$
• كذلك يتفاعل البروبانون ⁦CH₃COCH₃⁩ مع غاز الهيدروجين مكوّنًا 2- بروبانول:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{COCH}_{3} + \text{H}_{2} \\ \xrightarrow{\text{Ni}} \text{CH}_{3}\text{CHOHCH}_{3}\end{gathered}$

$\text{CH}_{3}\text{COCH}_{2}\text{CH}_{3} + \text{H}_{2} \xrightarrow{\text{Ni}}$ $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{CH}_{2}\text{CHO} \\ + \text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{MgBr} \\ \rightarrow \ldots \\ \xrightarrow{\text{HBr}} \ldots\end{gathered}$

أكتب معادلة تفاعل البيوتانون ⁦CH₃CH₂COCH₃⁩ مع إيثيل كلوريد المغنيسيوم ⁦CH₃CH₂MgCl⁩، متبوعًا بإضافة حمض ⁦HCl⁩.

الحذف: كيف نعيد تكوين الرابطة الثنائية؟

• درستُ سابقًا: جرى كسر الرابطة $\pi$ من الرابطة الثنائية في الألكين عند إضافة جزيء هاليد الهيدروجين ⁦HX⁩ إليه مكوّنًا هاليد الألكيل ⁦R⁩‑⁦X⁩.
• عند إضافة جزيء الماء كذلك يتكوّن الكحول ⁦R⁩‑⁦OH⁩.

• توضح المعادلة العامة الآتية تفاعل الحذف:
• $\begin{gathered}{-}\text{C}(\text{Y}){-}\text{C}(\text{Z}){-} \\ \xrightarrow[({-}\text{YZ})]{\text{حذف/تسخين}} {>}\text{C}{=}\text{C}{<}\end{gathered}$

هاليدات الألكيل: أولية وثانوية وثالثية

• تُصنّف هاليدات الألكيل المحتوية على ذرة هالوجين واحدة إلى: أولية $1^{\circ}$، وثانوية $2^{\circ}$، وثالثية $3^{\circ}$.
• يعتمد التصنيف على عدد مجموعات الألكيل المرتبطة بذرة الكربون المتصلة بذرة الهالوجين، كما يوضح الجدول (2).

• يُنتزع جزيء ⁦HX⁩ من هاليد الألكيل الثانوي أو الثالثي بشكل رئيس، وذلك بالتسخين مع محلول مركز من قاعدة قوية، مثل ⁦KOH⁩ أو ⁦NaOH⁩ المذاب في الإيثانول؛ فينتج الألكين.
• مثال: عند تسخين 2- بروموبروبان ⁦CH₃CHBrCH₃⁩ مع محلول هيدروكسيد الصوديوم الكحولي، يتكوّن البروبين:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CHBrCH}_{3} \\ + \text{NaOH}_{(\text{كحولي})} \\ \xrightarrow{\Delta} \text{CH}_{3}\text{CH}{=}\text{CH}_{2} + \text{NaBr} + \text{H}_{2}\text{O}\end{gathered}$
• نُزعت ذرة البروم ⁦Br⁩ عن ذرة الكربون المرتبطة بها، ونُزعت ذرة هيدروجين ⁦H⁩ عن ذرة الكربون المجاورة؛ فتكوّنت رابطة ثنائية بين ذرتي الكربون المتجاورتين ونتج البروبين.

أيّ هيدروجين يُنزَع عندما تزداد ذرّات الكربون؟

• عند زيادة عدد ذرات الكربون في هاليد الألكيل عن 3 ذرات، تُنزَع ذرة الهيدروجين ⁦H⁩ من ذرة الكربون المجاورة لذرة الكربون المرتبطة بالهالوجين.
• الكربون المجاورة هي التي ترتبط بعدد أكبر من مجموعات الألكيل وبعدد أقل من ذرات الهيدروجين.

1. انزع الهالوجين:: تُنزَع ذرة الهالوجين عن ذرة الكربون المرتبطة بها.
2. اختر الكربون المجاور:: اختر المجاورة المرتبطة بعدد أكبر من مجموعات الألكيل وبعدد أقل من ذرات الهيدروجين.
3. انزع الهيدروجين:: تُنزَع ذرة هيدروجين منها، فتتكوّن رابطة ثنائية بين ذرتي الكربون المتجاورتين.
4. اكتب الناتج الرئيس:: هو الألكين ذو الرابطة الثنائية الأكثر ثباتًا.

وماذا لو كان الهاليد ثالثيًّا؟

هاليد ثالثي: أيّ هيدروجين يُنزَع هنا؟

• كذلك عند تسخين 2- برومو -2- ميثيل بيوتان مع هيدروكسيد الصوديوم ⁦NaOH⁩ الكحولي؛ تُنزَع ذرة البروم عن ذرة الكربون المرتبطة بها.
• تُنزَع ذرة الهيدروجين عن ذرة الكربون رقم (3) المرتبطة بعدد أكبر من مجموعات الألكيل؛ فيكون الناتج الرئيس 2- ميثيل -2- بيوتين.
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{C}(\text{Br})(\text{CH}_{3})\text{CH}_{3} \\ + \text{NaOH}_{(\text{كحولي})} \\ \xrightarrow{\Delta} \text{CH}_{3}\text{CH}{=}\text{C}(\text{CH}_{3})\text{CH}_{3} + \text{NaBr} \\ + \text{H}_{2}\text{O}\end{gathered}$

أكتب معادلة تفاعل تسخين 2- كلوروبنتان ⁦CH₃CH(Cl)CH₂CH₂CH₃⁩ مع هيدروكسيد البوتاسيوم ⁦KOH⁩ الكحولي.

الحذف من الكحول: ماذا يُنزَع عند التسخين؟

• عند تسخين الكحول مع حمض الكبريتيك ⁦H₂SO₄⁩ المركز أو حمض الفسفوريك ⁦H₃PO₄⁩ المركز؛ يُنزَع جزيء الماء من ذرتي كربون متجاورتين:
• تُنزَع مجموعة ⁦OH⁩ عن ذرة الكربون المرتبطة بها، وتُنزَع ذرة الهيدروجين ⁦H⁩ عن ذرة الكربون المجاورة.
• تتكوّن رابطة ثنائية بين ذرتي الكربون المتجاورتين وينتج الألكين.
• مثال: نزع جزيء الماء من الإيثانول ⁦CH₃CH₂OH⁩؛ فينتج الإيثين:
• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{OH} \\ \xrightarrow[\Delta]{\text{H}_{2}\text{SO}_{4} \text{مركز}} \text{CH}_{2}{=}\text{CH}_{2} \\ + \text{H}_{2}\text{O}\end{gathered}$

• عند تسخين 2- بيوتانول ⁦CH₃CH(OH)CH₂CH₃⁩ مع حمض الفسفوريك المركز؛ تُنزَع مجموعة الهيدروكسيل ⁦OH⁩ عن ذرة الكربون المرتبطة بها.
• تُنزَع ذرة الهيدروجين ⁦H⁩ عن ذرة الكربون رقم (3) التي ترتبط بعدد أكبر من مجموعات الألكيل، كما يوضح الشكل (12)؛ ويتكوّن 2- بيوتين:

• $\begin{gathered}\text{CH}_{3}\text{CH}_{2}\text{CHOHCH}_{3} \\ \xrightarrow[\Delta]{\text{H}_{3}\text{PO}_{4} \text{مركز}} \text{CH}_{3}\text{CH}{=}\text{CHCH}_{3} \\ + \text{H}_{2}\text{O}\end{gathered}$

أكتب معادلة تفاعل تسخين المركب 2- هكسانول ⁦CH₃CH₂CH₂CH₂CH(OH)CH₃⁩ مع حمض ⁦H₂SO₄⁩ المركز.