무언가를 첨가하는 물질

적절한 촉매를 사용하면 알켄에 수소를 첨가할 수 있는데 이 반응을 수소첨가반응이라 한다. 촉매로는 대개 미세한 가루 형태의 금속이 쓰인다. 이 금속은 표면에 수소 기체를 흡착하여 수소, 수소 결합을 활성화시킨다. 두 수소원자 모두 촉매 표면으로부터 이중결합의 같은 면으로 첨가된다.

 

 

촉매를 이용한 이중결합의 수소첨가반응은 상업적으로 식물성 오일을 마가린이나 다른 요리용 지방으로 전환하는데 쓰인다. 콘쥬게이션 계에 번갈아 있는 이중결합과 단일결합은 첨가반응에서 특별한 결과를 낳는다. 브롬산 1몰이 1,3 퓨타다이엔 몰에 첨가될 때 다소 놀라운 결과가 얻어진다.

 

1,4 첨가라고 부르는 이 과정은 콘쥬게이션 계에서는 꽤 일반적인 친전자성 첨가반응이다. 어떻게 이를 설명할 수 있을까? 첫 단계에서 양성자가 마크오브니코브 규칙에 따라 맨 끝의 탄소 원자에 첨가된다. 이 때 생겨난 탄소 양이온은 공명에 의해 안정화될 수 있는데, 실제로 이는 두 공명구조의 혼성이다.

 

 

양전하가 탄소 2와 탄소 4에 고루 분산된다. 다음 단계에서 탄소 양이온은 브롬 이온과 반응하는데, 이 때 탄소 2로 연결되어 1,2 첨가 생성물을 형성하거나 혹은 탄소 4로 연결되어 1,4 첨가 생성물을 형성한다.

 

이 반응에서 탄소 양이온 중간체는 단일종으로서 공명혼성이다. 이러한 형태의 탄소 양이온, 즉 양전하를 띤 탄소가 탄소, 탄소 이중결합과 이웃하고 있는 것을 알릴 양이온이라고 한다. 공명혼성으로 나타낸 알릴 양이온의 모체는 1차 양이온이지만 양전하가 양쪽 끝 탄소 원자에 분산되기 때문에 단순 1차 이온보다는 더 안정하다.

 

콘쥬게이트 다이엔이 알켄과 반응할 때에는 또다른 형태의 1,4 첨가반응이 일어난다. 그 중 간단한 예가 에틸렌이 1,3 뷰타다이엔에 첨가되어 사이클로헥센을 주는 반응이다. 이 반응이 바로 고리화 첨가반응의 예이다.

 

어떤 시약은 이온 메커니즘 대신에 자유라디칼 메커니즘에 의해 알켄이 첨가된다. 상업적인 견지에서는 이 자유라디칼 첨가반응이 고분자를 만드는 가장 중요한 반응이 된다. 고분자는 작은 반복 단위로부터 만들어지는 큰 분자량을 가진 거대 분자이다. 이러한 반복단계가 되는 작은 분자를 단량체라 하고 단위체를 고분자로 변환시키는 과정을 중합반응이라고 한다. 

 

자유라디칼에 의한 에틸렌의 중합반응으로 얻는 물질이 폴리에틸렌인데 이는 매우 큰 규모로 생성되는 물질이다. 이 반응은 촉매를 사용하여 고압조건에서 에틸렌을 가열하여 이루어진다.