Nukleophile Addition
Die nukleophile Addition (siehe dazu: Nukleophilie) ist ein Reaktionsmechanismus in der organischen Chemie, bei dem ein Nukleophil (Anion oder Lewis-Base) eine Mehrfachbindung angreift. Das Nukleophil wird der angegriffenen Verbindung hinzugefügt (Addition). Es findet kein Austausch von Atomen oder Atomgruppen statt (vergleiche mit: Substitution).
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Edukte
Nukleophil
Als Nukleophile können die verschiedensten Verbindungen eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um elektronenreiche, meist freie Elektronenpaare enthaltende Moleküle (siehe unten: Beispiele).
Mehrfachbindungen
Nukleophile Additionen können an unterschiedlichen Typen von Mehrfachbindungen stattfinden:
- Addition an CC-Doppelbindungen
- Addition an CC-Dreifachbindungen
- Addition an konjugierte CC-Mehrfachbindungen
- Addition an CX-Mehrfachbindungen
Reaktionsverlauf
Das Nukleophil greift an dem Ende der Mehrfachbindung an, dessen Elektronendichte durch die induktiven Einflüsse von Substituenten herabgesetzt wurde. Dieses ist bei CC-Mehrfachbindungen, bei denen ein Kohlenstoff-Atom mit elektronegativen Atomen oder Atomgruppen verbunden ist, oder bei CX-Mehrfachbindungen der Fall.
Nukleophile Addition an CC-Mehrfachbindungen
Der erste Schritt bei dieser Reaktion besteht in dem Angriff des Nukleophils am "positivierten" Kohlenstoff unter Bildung eines Carbanions:
Bild:Nucladd1.png
X steht für das Nukleophil, Z für den elektronenziehenden Substituenten.
Im zweiten Schritt reagiert das Carbanion mit einem Elektronenakzeptor:
Bild:Nucladd2.png
Y ist der Elektronenakzeptor.
Die Bildung des Carbanions wird begünstigt, wenn die Substituenten dieses durch Mesomerie stabilisieren können. In diesem Fall spricht man von einer nukleophilen Addition an aktivierte CC-Mehrfachbindungen (Michael-Addition).
Nukleophile Addition an CX-Mehrfachbindungen
CX-Mehrfachbindungen kommen in folgenden Atomgruppen vor:
- Carbonylgruppe
- Thiocarbonylgruppe
- Isocyanatgruppe
- Azomethingruppe
- Cyanidgruppe
- Isocyanidgruppe
Hier kann ein Nukleophil, am häufigesten in Form einer aciden Verbindung, am Kohlenstoff einer CX-Mehrfachbindung angreifen. Die andere Möglichkeit ist, dass zunächst das elektronenziehende Heteroatom in einem vorgelagerten Gleichgewicht protoniert wird und anschließend das Nukleophil am Kohlenstoff bindet.
Beispiele
Nukleophile Addition an CC-Mehrfachbindungen
- Addition von Ammoniak oder Aminen
- Addition von Cyanwasserstoff
- Michael-Addition
Nukleophile Addition an CX-Mehrfachbindungen
Die einzelnen nukleophilen Additionen an CX-Mehrfachbindungen können anhand des angreifenden Nukleophils in Gruppen eingeteilt werden:
Sauerstoff als Nukleophil
- Hydratisierung
- Acetal-Bildung
Stickstoff als Nukleophil
- Addition von primären Aminen: Diese Reaktion führt zu einer einem Halbacetal entsprechenden Verbindung, die in einer Folgereaktion unter Wasserabspaltung in ein Azomethin übergeht.
Bild:Nucladd3.png
Addition eines primären Amins als Nukleophil an eine Carbonylgruppe. Mit R ist der Alkylrest des Amins bezeichnet.
- Addition von sekundären Aminen: Diese Reaktion führt letztendlich zu einem Enamin.
- Addition von Hydrazin
- Addition von Hydroxylamin
- Mannich-Reaktion
Schwefel als Nukleophil
- Mercaptal-Bildung
- Bisulfitaddition
Carbanionischer Kohlenstoff als Nukleophil
- Aldol-Reaktion
- Benzoin-Kondensation
- Cyanhydrin-Reaktion
- Knoevenagel-Kondensation
- Perkin-Reaktion
- Reformatsky-Reaktion
- Stobbe-Kondensation
- Strecker-Synthese von Aminosäuren
- Tollens-Reaktion
- Wittig-Reaktion
Cycloaddition | Elektrophile Addition | Elektrophile Substitution | Eliminierung | Nukleophile Addition | Nukleophile Substitution | Oxidation | Radikalische Addition | Radikalische Substitution | Reduktion | Umlagerung