Additie van H2O of alcoholen aan alkenen

[FructoseFather]

Dag iedereen

Ik heb een vraagje over additiereacties op alkenen. Ik snap dat je bij de additie van water of een alcohol een zuur als katalysator gebruikt. Zo wordt de activeringsenergie verlaagd enzovoort. Maar waarom zou het alcohol (bijvoorbeeld methanol) niet direct aangevallen kunnen worden door het alkeen, dan kom je toch op hetzelfde product uit? Ik ben aan het denken aan pka waardes maar ik vind het moeilijk om iets concreet uit te denken.

Kan iemand me verder helpen?

Groetjes

FructoseFather

[die hanze]

Het is mij niet duidelijk over welke reactie het gaat, kun je eens specifiek opschrijven over welke reactie het gaat? Additie van wat?

OH- is een zeer slecht vertrekkende groep, het zuur kan dit wel snel protoneren maar dan wordt het ook verbruikt in de reactie en is het geen katalysator meer.

[FructoseFather]

Bijvoorbeeld: R-CH=CH2 + CH3OH

Waarom zou de reactie niet verlopen als je geen zuur had? Want dat zou toch wel kunnen?

[die hanze]

Het reactie product is de OH groep dan op de ene C atoom van de dubbele binding en de rest (methyl groepje in jouw vb) op het ander C atoom? Klopt dit?

[FructoseFather]

Nee je krijgt hier dan een ether: R-CH(OCH3)-CH3

[die hanze]

ah ok,kan het zijn de het zuur het alkeen eerst protoneerd wat een postieve lading geeft op een C atoom?
Dit positieve C atoom is dan zeer aantrekkelijk voor een nucleofiel.

[FructoseFather]

Ja klopt. Maar mijn vraag is waarom is de H van het alcohol niet het elektrofiel in de eerste stap. Dat zou toch ook perfect kunt. Want dan krijg je ook de vorming van een carbokation en in een volgende stap kan CH3O- als nucleofiel het carbokation aanvallen en krijg je toch hetzelfde product. Toch blijkt het, dat dit niet kan en een katalysator nodig heeft. Dat de activeringsenergie hier te groot is kan ik wel begrijpen, daar voeg je het zuur toe. Maar licht de oorzaak van die hoge activeringsenergie bij de pKa waarde van het alcohol? Die ligt rond de 15, het is dus moeilijk om de H los te laten al een nucleofiel aanvalt.

[die hanze]

Pka van 15 is zeer hoog. Stochiometrisch klopt het, maar het is niet omdat het stochiometrisch klopt dat het ook echt gebeurd. De OH groep is nucleofiel en gaat het geen waterstof kern afstoten. CH3O- is energetisch gezien gewoon te kostelijk, je hebt echt het zuur nodig.

[die hanze]

Eigenlijk verwacht jij hier dat de OH groep van het alcohol als zuur op treedt....

[FructoseFather]

Oke! Zijn er vuistregels voor? Ik ben zelfstudie aan het doen met het boek: Organic Chemistry van Bruice. Er wordt geen verder uitleg gegeven over waarom hetgeen hier boven niet opgaat maar wel met een zuur als katalysator. Wellicht komt dat later aanbod?

Bedankt!

[die hanze]

Zelfstudie in dit topic is zeker mogelijk denk ik, het is vaak niet zo moeilijk maar je moet het wel eens een keer vinden in een boek. Chemici werken eigenlijk enkel met vuistregels, met een beperkt aantal regeltjes kun je al heel snel uit je hoofd inschatten welke reacties er optreden.
Ik zelf heb thuis een nederlandstalig boek van organische chemie (engbersen en de groot). Niet zo'n een goed boek want het besteedt meer tijd aan nomenclatuur en "volledigheid van de molecuul soorten" dan reactie mechanismen.

In organische chemie is de basis eigenlijk erg belangrijk, bijna alle atomen hebben steeds edelgas configuratie. Een goed inzicht in base-zuur reactie's, redox etc... . Specifiek in organische chemie is aromaticiteit heel belangrijk. Ken je dit begrip?
Een van de meest voorkomende reactie's is ook nucleofiele addite, er zijn hier meerdere mechanismen van en begrijpen hoe solvent bvb het ene machanisme boven het anderen verkiest gaat je al ver op weg helpen.
Oefeningen maken zijn het best om reactie mechanismen te leren.

Ben zelf geen chemicus maar vind het wel interessant.

[Marko]

Het heeft inderdaad met pKa waardes te maken. Als je een dubbele binding protoneert ontstaat een carbokation. Carbokationen voldoen niet aan de octetregel en willen het liefste zo snel mogelijk ergens een H⁺ afstaan om weer een beetje normaal te worden. Met andere woorden: carbokationen zijn zeer sterke zuren.

Zó sterk, dat een reactie tussen een alkeen en een zuur zelfs met een sterk zuur als zwavelzuur maar voor een klein deel verloopt. Het evenwicht ligt dus links.

Wat jij voorstelt is dat een alcohol, dat qua pKa vergelijkbaar is met water, het werk zou moeten doen dat een sterk zuur als zwavelzuur al bijna niet voor elkaar krijgt. Dat gebeurt in de praktijk dus niet.

Voor de beeldvorming: de pKa van zwavelzuur is -3 of iets in die richting, een verschil van 18 met die van een typisch alcohol maar pKa is zoals je weet een logaritmische schaal, dus zwavelzuur is 10¹⁸ keer zo sterk.

Als we aannemen dat de reactiesnelheid samenhangt met de mate van protonering, en aannemen dat de mate van protonering bij een alcohol dus 10¹⁸ keer minder is, dan gaat de betreffende reactie dus ook 10¹⁸ keer langzamer. Dat is het verschil tussen een reactietijd van 1 seconde en de leeftijd van het heelal!

De gedachte is op zich niet gek, je denkrichting is ook goed. Alleen wel een paar belangrijke punten op de i zetten