Additioreaktiot

Additioreaktiot ovat kemiallisia reaktioita, joissa kaksi komponenttia liittyy yhteen muodostaen uuden yhdisteen. Yleisimmissä tapauksissa kyse on lisäämisreaktiosta, jossa epätyydyttynyt sidos (kaksinkertainen tai kolmi) rikkoutuu ja toinen molekyyli liittyy siihen kiinnittymällä. Tällaisia reaktioita esiintyy erityisesti alkeeneilla ja alkyneilla sekä karbonyyliryhmien kanssa, jolloin sidos syntyy uuden funktionaalisen ryhmän tai atomin lisäyksestä.

Tyypit ja mekanismit

Elektronisesti elektrofiilinen additio tapahtuu, kun elektrofiili (esim. H+, X2, H2O) lisätään alkeeneen tai alkyneen piiriin. Esimerkkejä ovat hydrohalogenointi (lisää H–X), halogenointi (lisää X–X) ja hydrataatio (lisää vettä H2O muodosta alkoholia). Nukleofiilinen additio puolestaan johtuu nukleofiilin, kuten negatiivisesti varautuneen molekyylin, lisääntymisestä karbonyylin tai muun elektrofielin reaktiolauseen kanssa. Ketonit ja aldehydit voivat vastaanottaa nukleofilia lisäysreaktioilla, kuten Grignard-reagensien tai cyanohydraation kautta.

Stereokemia ja regiovaliteetti

Additioreaktiot voivat olla regio- ja stereoselektiivisiä. Markovnikovin sääntö ennustaa, mille atomille lisäyssidos asettuu useimmiten asyklisestä alkeniinin reagoidessa H–X:llä tai H2O:lla hapetettaessa. Anti-Markovnikov-tyyppinen additio voi esiintyä joidenkin reaktioiden yhteydessä peroksidien katalysoimana. Stereokemiallisesti lisäys alkeeneihin voi tapahtua siten, että lisäyksiä on vastakkaiseen puoleen (anti-additio), erityisesti halogeenin tapauksissa, tai synteettisesti esim. syn- (samansuuntaisesti) additio hydraatioreaktioissa tietyissä olosuhteissa.

Käytännön esimerkit

Esimerkkejä additioreaktioista ovat eteen hydrataatio (etanaa kohti etanolia), eteen hydrohalogenaatio (etanaan HBr), sekä halogenaatio (alkaanien dihaloitu muodostuminen). Hydrogeneraatiolla (H2 + alkeene) saadaan alkaaneja, ja epätyypillistä additiota voidaan käyttää polttoaine- ja plastituotannossa. Myös karbonyyliasemioiden kanssa tapahtuva nukleofilik additio on tärkeä analyti ja synteesissä, kuten Grignard-reaktioissa.

Yhteenveto

Additioreaktiot ovat perustavanlaatuinen keino sitoa kiinnittyneitä molekyylejä yhteen epätyydyttymättömillä sidoksilla. Niiden mekanismit, regio- ja stereokeheet sekä käytännön sovellukset muodostavat keskeisen osan orgaanisen kemian sekä teollisuudessa käytettyjen synteesien perustaa.