Hoofdstuk 16: Onverzadigde Koolwaterstoffen

De aanwezigheid van een dubbele of driedubbele binding in een koolwaterstofmolecule, die ervoor zorgt dat de molecule reactiever is dan alkanen.

Een type chemische reactie waarbij een molecuul wordt toegevoegd aan een onverzadigde binding, waardoor de onverzadigde binding wordt omgezet in een verzadigde binding.

Een reactie waarbij een elektrofiel deeltje, zoals een proton (H+), aan een elektronrijk deel van een molecule wordt toegevoegd.

Een katalytisch proces waarbij waterstofgas (H2) wordt toegevoegd aan een onverzadigde binding, waardoor de onverzadigde binding wordt omgezet in een verzadigde binding.

Een chemische reactie waarbij een halogeenmolecule (Cl2, Br2, enz.) aan een onverzadigde binding wordt toegevoegd.

Het aromatisch karakter verwijst naar de hoge stabiliteit van benzeen en andere geconjugeerde ringverbindingen.

De regel van Hückel stelt dat cyclische, volledig geconjugeerde verbindingen met (4n+2) π-elektronen, waar n = 0, 1, 2, 3... aromatisch zijn.

Additiereacties, waarbij de dubbele bindingen in aromatische verbindingen verbroken worden, komen zelden voor omdat dit de aromaticiteit en dus de stabiliteit van de verbinding vernietigt.

Substitutiereacties bij aromatische verbindingen verlopen vlot via een elektrofiel mechanisme, waarbij de π-elektronenwolk elektrofielen aantrekt. Dit mechanisme behoudt de aromaticiteit.

Aromatische ringen behouden hun structuur zelfs onder extreme omstandigheden zoals oxidatie en dehydrogenatie, die andere organische verbindingen volledig afbreken. Dit komt door hun hoge stabiliteit.

Een effect dat de elektronendichtheid in een molecuul beïnvloedt door de elektronenzuigende of -donerende eigenschappen van substituenten.

Een effect dat de elektronendichtheid in een molecuul beïnvloedt door het delokaliseren van elektronen via π-systemen.

Substituenten die de elektronendichtheid verhogen, vooral in de ortho- en para-positie, waardoor de reactiviteit van het molecuul toeneemt.

Substituenten die de elektronendichtheid verlagen, vooral in de ortho- en para-positie, waardoor de reactiviteit van het molecuul afneemt.

Het richtend vermogen van substituenten beïnvloedt de positie waar een nieuwe substituent aan een benzeenring zal worden gebonden.

Een elektrofiel Y+ voegt zich snel maar omkeerbaar toe aan de π-elektronenwolk van een alkeen of alkyn, waarbij een π-complex gevormd wordt.

Y wordt met een σ-binding aan het C-atoom van het alkeen of alkyn gebonden, waarbij een carbeniumion ontstaat. Dit wordt beïnvloed door een nucleofiel deeltje Z- dat aan de tegenoverliggende zijde van het alkeen/alkyn ligt.

Het nucleofiel Z- vormt snel een binding met het carbeniumion, waardoor het eindproduct ontstaat.

Een schematische voorstelling van de energieverandering tijdens een reactie. Het toont de activeringsenergie voor elke stap en het stabielere tussenproduct.

De reactiesnelheid van een elektrofiele additie (AE) reactie is hoger wanneer de vorming van het carbeniumion (C+) waarschijnlijker is, dus als de stabiliteit van C+ hoger is.

De reactiviteit van alkenen en alkynen in AE-reacties verhoogt met een toenemende elektronendichtheid in de C=C of C≡C binding door het +I-effect en +M-effect.

Een reeks met alkylgroepen die de stabiliteit van het carbeniumion bepalen: hoe meer alkylgroepen, hoe stabieler het carbeniumion.

Via elektrofiele additie van alkenen kunnen diverse verbindingen worden gesynthetiseerd, zoals alkylhalogeniden, alcoholen, vicinale dihalogeniden en α-gehalogeneerde alcoholen.

Een regel die bepaalt dat in een elektrofiele additie het nucleofiel Z- zich hecht aan het meest gesubstitueerde C-atoom van de dubbele binding. Als beide C-atomen evenveel gesubstitueerd zijn, hecht Z- zich aan het C-atoom dat de meeste gevende groepen heeft.

De regel van Markownikoff is een empirische regel die voorspelt welk product zal worden gevormd in een elektrofiele additie. De regel is gebaseerd op de stabiliteit van het carbeniumion.

Een reactie waarbij een waterstofatoom op een aromatische ring wordt vervangen door een elektrofiel.

Een deeltje dat elektronen aantrekt en een positieve lading heeft. Dit deeltje reageert met de aromatische ring in de SE-reactie.

Wanneer een elektrofiel aanvalt, is er geen additie (toevoeging) aan de ring, maar een substitutie. Dit komt door de stabiliteit van het aromatische systeem, dat liever zijn aromaatstructuur behoudt.

Meestal worden elektrofielen in situ gevormd, wat betekent dat ze worden gegenereerd tijdens de reactie, met behulp van een zuur of Lewis-zuur als katalysator.

De eerste stap van de SE-reactie. Het elektrofiel bindt aan de pi-elektronenwolk van de aromaten, wat resulteert in een instabiel pi-complex.

De tweede stap van de SE-reactie. Het pi-complex verandert in een sigma-complex, waarbij het elektrofiel gebonden is aan het meest negatieve koolstofatoom van de ring.

De laatste stap van de SE-reactie waarbij het aromatische systeem hersteld wordt door het uitstoten van een proton. Dit vormt de oorspronkelijke katalysator opnieuw.

De snelheid van een SE-reactie hangt af van de vorming van het sigma-complex, het carbeniumion. Hoe gemakkelijker het sigma-complex gevormd wordt, hoe sneller de reactie.