Alkenlerin katılma tepkimeleri (Pi bağı)

Question

Alkenlerdeki çift bağın (pi bağı) açılarak yeni atomların eklenmesi olayını tam olarak kavrayamıyorum. Özellikle, hangi kurala göre hangi atoma neyin bağlandığını karıştırıyorum. Markovnikov kuralını uygularken bazen hata yapıyorum.

Answer 1

# 🧪 Alkenlerin Katılma Tepkimeleri (Pi Bağı) - Ders Notu

📘 Konuya Giriş: Alkenler ve Pi Bağı

Alkenler, yapılarında en az bir tane karbon-karbon çift bağı (C=C) içeren doymamış hidrokarbonlardır. Bu çift bağ, bir sigma (σ) ve bir pi (π) bağından oluşur. Pi bağı, sigma bağına göre daha zayıf ve daha reaktiftir. Bu nedenle alkenlerin karakteristik reaksiyonları, bu π bağının kırılarak yeni bağların oluştuğu katılma tepkimeleridir.

⚡ Katılma Tepkimelerinin Genel Mekanizması

Katılma tepkimelerinde, çift bağdaki π bağı kırılır ve reaktifin iki parçası çift bağa bağlanır. Genel reaksiyon şeması:

Alken + A–B → Alkan türevi (A ve B, çift bağa eklenir)

Bu tepkimeler genellikle elektrofilik katılma mekanizması ile gerçekleşir. Elektrofil (elektron seven), π bağının elektron yoğunluğuna saldırarak tepkimeyi başlatır.

🔬 Pi Bağının Reaktivitesi

• 📏 Sigma bağı: Bağ ekseni boyunca güçlü örtüşme, daha güçlü ve daha az reaktif.
• 🌀 Pi bağı: Paralel p orbitallerinin yan yana örtüşmesiyle oluşur. Elektron bulutu bağ ekseninin üstünde ve altındadır. Daha zayıf, daha polarize olabilir ve elektrofillere karşı savunmasızdır.

π bağının elektronları, bir elektrofil (E⁺) için zengin bir hedef oluşturur.

🧪 Başlıca Katılma Tepkimeleri

1. ⚡ Halojenlerin Katılması (Halojenasyon)

Örnek: Eten'e brom (Br₂) katılması.

CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br–CH₂Br (1,2-dibromoetan)

Mekanizma: Brom molekülü, alkenin π elektronları tarafından polarize edilir. Elektrofilik Br⁺ (bromonyum iyonu ara ürünü) oluşur, ardından nükleofilik Br⁻ saldırısı gerçekleşir. Anti katılma (ters stereokimya) ile sonuçlanır.

2. 💧 Hidrojen Halojenürlerin Katılması (HX)

Örnek: Propen'e HBr katılması.

CH₃–CH=CH₂ + HBr → CH₃–CHBr–CH₃ (2-bromopropan)

Kural (Markovnikov Kuralı): "Hidrojen, hidrojeni daha fazla olan karbona bağlanır." Bu, daha kararlı karbokatyon ara ürününün oluşmasından kaynaklanır. Propen örneğinde, H⁺ önce uçtaki CH₂'ye bağlanırsa birincil, ortadaki CH'ye bağlanırsa ikincil karbokatyon oluşur. İkincil karbokatyon daha kararlı olduğu için ürün 2-bromopropandır.

3. 💦 Suyun Katılması (Hidrasyon)

Asit katalizörlüğünde (genellikle H₂SO₄ veya H₃PO₄) gerçekleşir. Sonuçta bir alkol oluşur.

Örnek: Eten'in hidrasyonu.

CH₂=CH₂ + H₂O (H⁺) → CH₃–CH₂–OH (Etanol)

Bu tepkime de Markovnikov kuralına uyar.

4. 🌐 Hidrojenasyon (H₂ Katılması)

Katalitik (Pt, Pd, Ni) koşullarda gerçekleşir. π bağı tamamen kırılır ve bir alkan oluşur.

Örnek: Eten'in hidrojenasyonu.

CH₂=CH₂ + H₂ (Pt) → CH₃–CH₃ (Etan)

Yüzeyde katalizör üzerinde syn katılma (aynı yüzden) gerçekleşir.

🎯 Stereokimya ve Rejiyokimya

• ✅ Markovnikov Kuralı: Asimetrik alkenlerde HX ve H₂O katılmasında ürün dağılımını belirler.
• 🔄 Anti Katılma: Halojenasyon ve halohidrin oluşumunda gözlenir. Reaktifler çift bağın zıt yüzlerinden katılır.
• 🔄 Syn Katılma: Hidrojenasyon ve bazı dihidroksilasyon reaksiyonlarında gözlenir. Reaktifler çift bağın aynı yüzünden katılır.

⚠️ Önemli İstisna: Anti-Markovnikov Katılması

Peroksit varlığında (ROOR), HBr katılması radikal mekanizma ile ilerler ve Anti-Markovnikov ürünü verir. Bu, sadece HBr için geçerlidir; HCl ve HI için geçerli değildir.

Örnek: Propen + HBr (Peroksit varlığında)

CH₃–CH=CH₂ + HBr (ROOR) → CH₃–CH₂–CH₂Br (1-bromopropan)

📊 Özet Tablo: Alkenlere Katılma Tepkimeleri

Katılan Reaktif	Ürün Sınıfı	Mekanizma / Kural	Koşul / Katalizör
X₂ (Br₂, Cl₂)	Dihaloalkan	Elektrofilik, Anti katılma	Genellikle inert çözücü (CCl₄)
HX (HCl, HBr, HI)	Haloalkan	Elektrofilik, Markovnikov	-
H₂O	Alkol	Elektrofilik, Markovnikov	Asit katalizörü (H⁺)
H₂	Alkan	Syn katılma	Metal katalizör (Pt, Pd, Ni)

Sonuç: Alkenlerin kimya ve reaktivitesi, yapılarındaki zayıf pi bağının korunması ve kırılması üzerine kuruludur. Katılma tepkimeleri, bu fonksiyonel grubu, sentez kimyanın en temel ve kullanışlı araçlarından biri yapar.