Kas ķīmijā ir pievienošanas reakcija?

Pievienošanas reakcijā divas vielas, ko sauc par reaģentiem, reaģē viena ar otru, veidojot produktu. Pievienošanās reakcijas atšķiras no citiem reakciju veidiem ar to, ka tajās nav blakusproduktu; galvenais produkts ir vienīgā viela, kas rodas reakcijas rezultātā. Šīs reakcijas tiek izmantotas, lai radītu savienojumus, kurus nevarētu izveidot nekādā citā veidā.
Pievienošanās reakcija ir iespējama, ja vienā no reaģenta molekulām ir dubultās vai trīskāršās saites. Samazinot saites stiprumu līdz vienai vai dubultai saitei, reakcija rada vietu molekulārajā struktūrā citai saitei. Tādējādi abas molekulas apvienojas vienā, veidojot jaunu saiti šajā vietā.

Viena svarīga pievienošanās reakcija ir Dielsa-Aldera reakcija, ko sauc arī par diēna sintēzi. Divi ķīmijas profesori Kurts Alders un Otto Diels izstrādāja šo sintēzi 1928. gadā. Šī procesa atklāšana ļāva abiem zinātniekiem piešķirt kopīgu 1950. gada Nobela prēmiju ķīmijā.

Sākotnējās Dielsa-Aldera reakcijas atklāšanai sekoja diēnu sintēzes pētījumu paplašināšana, kas izraisīja daudzu dažādu reakciju attīstību tajā pašā klasē. Visas diēna sintēzes reakcijas veido molekulas ar oglekļa gredzeniem to struktūrā, bet dažas reakcijas, kas ietilpst šajā klasē, ko sauc par hetero Diels-Alder reakcijām, gredzenā aizstāj citus atomus. Piemēram, Aza Diels-Alder reakcijās pievienošanas reakcija veido molekulu, kas satur gredzenu, kas sastāv no pieciem oglekļa atomiem un viena slāpekļa atoma. Oxo Diels-Alder reakcijas rada oglekļa gredzenus, kas satur skābekļa atomu.

Sākotnējā Diels-Alder pievienošanas reakcija apvieno vienu molekulu ar četriem oglekļa atomiem ar citu molekulu ar diviem oglekļa atomiem. Četru oglekļa molekulu sauc par diēnu, bet otru molekulu sauc par dienofilu, jo tai ir tendence reaģēt ar diēniem. Katrs no oglekļa atomiem dienofilā saistās ar vienu no diēna ķēdes gala oglekļa atomiem. Tas veido sešu oglekļa gredzenu.

Šīs reakcijas ir svarīgas, jo tās ļauj zinātniekiem laboratorijā radīt dabiskas vielas, kuras iepriekš nevarēja atjaunot. Piemēram, kamparu ražo sintētiski, izmantojot Diels-Alder reakciju. Šo procesu izmanto arī tādu sveķu un eļļu ražošanai, kas atdarina dzīvnieku un augu ražotos produktus dabiskajā pasaulē. Parasti sintezētās vielas ir diezgan stabilas.