В органической химии одним из центральных понятий являются реакции присоединения. Это класс реакций, при которых к молекуле с кратной связью (обычно C=C или C≡C, реже C=O, C=N) присоединяются дополнительные атомы или группы, разрывая π-связь и образуя новые σ‑связи. Для 9‑классника важно понять общую идею: в результате присоединения молекула становится более насыщенной по количеству связей между атомами углерода, а поведение реакции определяется строением исходного соединения, природой реагентов и условиями проведения. Ключевые слова: алкены, алкины, электрофильное присоединение, нуклеофильное присоединение, радикальное присоединение.

Разделим реакции присоединения на несколько типов в зависимости от механизма протекания. Первый и наиболее распространённый тип — это электрофильное присоединение, характерное для алкенов и алкинов. Механизм обычно включает два основных этапа: (1) атака π‑электронной плотности двойной связи на электрофил, образование карбокатионного или циклического интермедиата; (2) захват нуклеофилом образовавшегося промежуточного катиона. Пример: гидрогалогенирование пропена HBr + CH3–CH=CH2 → CH3–CH(Br)–CH3. На первом этапе двойная связь взаимодействует с H+ (электрофил), образуя более стабильный карбокатион, затем Br− присоединяется — итог: бром на втором (более стабильном) углероде. Это отражает известное правило Марковникова: при присоединении HX к асимметричному алкену водород идет на тот атом углерода, у которого уже больше водорода, а X — на более замещённый углерод (там, где образуется более стабильный карбокатион).

Есть важные исключения и тонкости: при реакции HBr с пероксидом наблюдается антимарковниковое присоединение — это пример радикального присоединения. Механизм радикальной цепи включает три стадии: инициация (образование радикалов от пероксида), перенос радикала на алкен (формирование углеродного радикала) и присоединение H· (или захват бромсодержащего радикала). Для практики: CH3–CH=CH2 + HBr в присутствии пероксидов дает CH3–CH2–CH2Br (1‑бромпропан), то есть бром присоединяется к менее замещённому атомУ углерода. Также у радикального гидрирования есть свои правила селективности, обычно связаные со стабильностью радикалов.

Другой важный тип — присоединение галогенов и гидрогенa: галогенирование и гидрирование. Галогенирование алкенов Br2 + CH2=CH2 → BrCH2–CH2Br идёт через циклический бромониевый ион, образованный при атаке двойной связи на молекулу Br2; затем Br− атакует с обратной стороны, что приводит к антиседиционной (anti) стереохимии — атомы брома оказываются по разные стороны плоскости бывшей двойной связи. Гидрирование H2 при наличии катализаторов (Pt, Pd, Ni) превращает алкен в алкан: CH2=CH2 + H2 → CH3–CH3. Этот процесс синхронный: оба водорода присоединяются со стороны поверхности катализатора часто в син-сходящем (syn) режиме — что важно при рассмотрении стереохимии исходных циклических соединений.

Присоединение к алкинам имеет дополнительные возможности. Полное гидрирование C≡C даёт алкан, частичное — алкен. По способу получения цис‑(Z) или транс‑(E) алкенов используют разные методы: каталитическое (Lindlar — Pd/CaCO3, poisoned catalyst) даёт цис‑алкен (syn), а боро-водородное протирование (Na/NH3) даёт транс‑алкен (anti). Добавление галогенов к алкинам часто даёт дисубституированное соединение (дигалогенид), но при контролируемых условиях можно остановиться на алкене (например, I2 в присутствии щелочи). Важно понимать, что реакционная способность алкинов выше, чем алкенов — они дают два последовательных присоединения при избытке реагента.

Существуют и другие классы реакций присоединения, важные в органическом синтезе и школьном курсе: нуклеофильное присоединение к карбонильным соединениям (C=O). В отличие от алкенов, где π‑связь между C=C относительно нейтральна, карбонильный углерод положительно поляризован (Cδ+=Oδ−), поэтому он легко подвергается атаке нуклеофила. Пример: восстановление альдегида до первичного спирта гидрид-ионным донором NaBH4 — примерно так: на первом этапе гидрид атакует карбонильный углерод, после чего при работе с водой или кислотой образуется спирт. Другой пример — образование циангидрина: R–C(=O)H + HCN → R–C(OH)(CN)H — это классическая реакция нуклеофильного присоединения, полезная для синтеза карбонов.

При изучении реакций присоединения важно разбираться в понятиях регiоселективностi (куда именно присоединится добавляемая группа), стереоселективностi (какая стереохимия продукта) и термодинамика vs кинетика. Пример, демонстрирующий кинетику и термодинамику: присоединение HBr к 1,3‑бутадиену. При низкой температуре преобладает 1,2‑аддукт (кинетически контролируемый продукт), при высокой — 1,4‑аддукт (термодинамически более стабильный, более замещённый алкен). Такие примеры помогают понять, почему одни продукты образуются быстрее, а другие — выгоднее энергетически.

Для системности приведём алгоритм решения задач по реакциям присоединения, полезный при выполнении домашних заданий и контрольных работ:

• Определи тип исходного соединения: алкен, алкин, карбонил и т.д.
• Уточни реагент(ы) и условия: наличие катализаторов (Pt, Pd, Ni), кислот, пероксидов, растворителя, температуры.
• Выбери механизм (электрофильный, нуклеофильный, радикальный, радикальный цепной). Подумай, какие интермедиаты образуются: карбокатион, бромониевый ион, радикал или анион.
• Применяй правило Марковникова там, где уместно; помни об исключениях (пероксиды для HBr).
• Рассмотри стереохимические ограничения: syn‑ или anti‑присоединение, влияние циклической структуры.
• Проведи баланс и напиши конечную структуру/формулу продукта(-ов).

Рассмотрим несколько развернутых примеров‑решений, как учитель объяснил бы на уроке:

1. Задача: CH2=CH2 + Br2 → ? Решение: алкен + Br2 проходит через циклический бромониевый интермедиат; конечный продукт — 1,2‑дибромэтан BrCH2–CH2Br. Стереохимически это anti‑addition — на циклической модели атомы брома окажутся по разные стороны плоскости.
2. Задача: CH3–CH=CH2 + HBr (без пероксидов) → ? Решение: при электрофильном присоединении H+ прикрепится так, чтобы образовался более стабильный карбокатион (вторичный), поэтому конечный продукт — 2‑бромпропан CH3–CH(Br)–CH3 (правило Марковникова).
3. Задача: CH3–CH=CH2 + HBr (с пероксидом) → ? Решение: радикальная цепь даёт антимарковниковский продукт 1‑бромпропан CH3–CH2–CH2Br.

В заключение: овладение темой реакции присоединения даёт прочную основу для дальнейшего изучения органической химии — синтеза, полимеров, биологических молекул. Важно практиковаться на задачах, уметь определять механизм и прогнозировать продукты с учётом правил регистрирующей селективности и стереохимии. Несколько практических замечаний: в лаборатории гидрирование проводят на катализаторах с соблюдением техники безопасности (H2 под давлением), галогенирование следует вести в вытяжном шкафу из‑за токсичности Br2, а при работе с HCN и цианид‑ионами требуется строгая осторожность. Если хочешь, могу раздать дополнительные задачи с подробными решениями и рисунками механизмов (словесно описанными) для закрепления материала.