Nukleophile Addition

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Die nukleophile Addition (kurz AN) (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).[1]

Edukte[Bearbeiten]

Nukleophil[Bearbeiten]

Als Nukleophile können die verschiedensten Verbindungen eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um elektronenreiche, meist freie Elektronenpaare enthaltende, Moleküle oder Anionen (siehe unten: Beispiele).

Mehrfachbindungen[Bearbeiten]

Nukleophile Additionen können an unterschiedlichen Typen von Mehrfachbindungen stattfinden:

  1. Addition an C=C-Doppelbindungen[2]
  2. Addition an C≡C-Dreifachbindungen
  3. Addition an konjugierte C-C-Mehrfachbindungen
  4. Addition an C-X-Mehrfachbindungen

Reaktionsverlauf[Bearbeiten]

Die Addition des Nukleophils ist normalerweise thermodynamisch kontrolliert; das Nukleophil wird so an die Mehrfachbindung angelagert, dass ein möglichst stabiles Anion resultiert (vergleiche hierzu die Begründung der Markownikow-Regel). Die Stabilisierung erfolgt bei C-X-Mehrfachbindungen durch die Heteroatome selbst, bei substituierten CC-Mehrfachbindungen durch induktive Einflüsse von Substituenten, besonders aber durch Substituenten mit -M-Effekt. Da solche Substituenten gleichzeitig das entferntere C-Atom der Doppelbindung positivieren, ist die Addition an diesem auch kinetisch begünstigt.

Nukleophile Addition an C-C-Mehrfachbindungen[Bearbeiten]

Der erste Schritt bei dieser Reaktion besteht in dem Angriff des Nukleophils unter Bildung eines Carbanions:

X steht für das Nukleophil, Z für den elektronenziehenden Substituenten.


Im zweiten Schritt reagiert das Carbanion mit einem Elektronenakzeptor, meist einem Proton:

Y ist der Elektronenakzeptor.


Die Bildung des Carbanions wird stark begünstigt, wenn die Substituenten dieses durch Mesomerie stabilisieren können. Man spricht dann von einer Michael-Addition, wobei das Nukleophil das Anion einer CH-aciden Verbindung ist.

Nukleophile Addition an C-X-Mehrfachbindungen[Bearbeiten]

CX-Mehrfachbindungen kommen in folgenden Atomgruppen vor:

Hier kann ein Nukleophil 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[Bearbeiten]

Nukleophile Addition an C-C-Mehrfachbindungen[Bearbeiten]

Nukleophile Addition an C-X-Mehrfachbindungen[Bearbeiten]

Die einzelnen nukleophilen Additionen an C-X-Mehrfachbindungen können anhand des angreifenden Nukleophils in Gruppen eingeteilt werden:

Sauerstoff als Nukleophil[Bearbeiten]

Stickstoff als Nukleophil[Bearbeiten]

  • Addition von primären Aminen: Diese Reaktion führt zu einer einem Halbacetal entsprechenden Verbindung (Halbaminal), die in einer Folgereaktion unter Wasserabspaltung in ein Azomethin übergeht.
Addition eines primären Amins als Nukleophil an eine Carbonylgruppe. Mit R ist der Alkylrest des Amins bezeichnet.


Schwefel als Nukleophil[Bearbeiten]

Carbanionischer Kohlenstoff als Nukleophil[Bearbeiten]



Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Benno Krieg,Christoph Janiak: Chemie für Mediziner. ISBN 978-3110179996 (Seite 259 (nukleophile Additionen bei Aldehyden und Ketonen) in der Google-Buchsuche).
  2.  Singh: Advanced Organic Chemistry: Reactions And Mechanisms. Pearson, 2004, ISBN 978-8131711071 (Seite 193 (nucleophilic addition to alkenes and alkynes) in der Google-Buchsuche).
  3.  Marye Anne Fox,James K. Whitesell: Organic chemistry. ISBN 978-0763721978 (Seite 571ff (nucleophile, addition or substitution at carbonyl groups) in der Google-Buchsuche).
  4.  Alan R. Katritzky,Stanley M. Roberts,Otto Meth-Cohn,Charles Wayne Rees: Comprehensive organic functional group transformations. ISBN 978-0080423227 (Seite 286 in der Google-Buchsuche).
  5. a b  Alan R. Katritzky: Advances in heterocyclic chemistry, Band 95. 2008, ISBN 978-0123742728 (Seite 70 in der Google-Buchsuche).