Elektrofil addisjon i organisk kjemi

For addisjonsreaksjoner karakterisert ved dannelse av kjemiske forbindelser fra to eller flere utgangsmaterialer. Betrakt mekanismen for elektrofil addisjon til det praktiske eksempel på alkener - umettede acykliske hydrokarboner med én dobbeltbinding. I tillegg til dem, i slike transformasjoner kan andre hydrokarboner med flerbinding, inkludert sykliske.

Stadier reagerende utgangsmolekylene

Elektrofil addisjon foregår i flere etapper. Elektrofil ha en positiv ladning virker som en elektronakseptor, og dobbeltbindingen av et alken molekyl - som en elektrondonor. De to forbindelser danner en første p-flyktige kompleks. Deretter begynner transformasjon av π-kompleks i ϭ-kompleks. Karbokation dannelse på dette trinn, og dens stabilitet bestemme graden av interaksjon generelt. Deretter karbokation reagerer hurtig med delvis negativt ladede nukleofil og sluttomvandlingen produkt dannet.

Effekt av substituenter på reaksjonshastigheten

Lad delokalisering (ϭ +) i karbokation det avhenger av den opprinnelige molekylstrukturen. Positiv induktiv effekt som manifesterer alkylgruppe, fører til en nedgang i ladnings tilstøtende karbonatom. Som et resultat, i molekylet med elektrondonerende substituent, øker den relative stabilitet av kation π-elektrontetthet er grunn og reaktiviteten av molekylet som en helhet. Effekt på reaktiviteten av elektronakseptorer vil være motsatt.

Mekanismen for halogener tilkobling

La oss se i mer detalj mekanismen for elektrofil addisjon av alken til et eksempel på samhandling og halogen.

1. Halogen molekyl nærmer seg dobbeltbinding mellom karbonatomer og polarisert. På grunn av den delvis positiv ladning ved den ene enden av molekylet halogen trekker elektroner π-binding. Siden det er en formasjon av en ustabil π-kompleks.
2. I det neste trinn elektrofil partikkel koblet til to karbonatomer, danner en ring. Det er en syklisk "onium" ion.
3. Den gjenværende ladet partikkel halogen (positivt ladet nukleofil) omsettes med oniumion og slutter seg på den motsatte side fra den foregående partikler halogen. Vises endelige produktet - trans-1,2-digalogenalkan. Tilsvarende skjer feste av halogen cykloalkenyl.

Mekanismen festehydrohalogensyrer

Elektrofil addisjon av hydrogenhalogenider og svovelsyre forekommer ellers. I et surt miljø er dissosiert til et kation og anion-reagens. Positivt ladet ion (elektrofil) angriper π-bindingen er koplet til ett av karbonatomene. Karbokation er dannet, karakterisert ved at det tilstøtende karbonatom er positivt ladet. Neste karbokation reagerer med anionet for å danne det endelige produkt av reaksjonen.

Retningen av reaksjonen mellom reagensene og vanligvis asymmetrisk Markovnikov

Elektrofil addisjon mellom de to asymmetriske molekyler forekommer regioselektivt. Dette betyr at de to mulige isomerer dannes fortrinnsvis bare ett. Regioselektivitet beskriver markovnikovs regel, i henhold til hvilken hydrogenet er bundet til et karbonatom er forbundet med et stort antall andre hydrogenatomer (mer hydrogenerte).

For å forstå denne regelen, er det nødvendig å huske at reaksjonshastigheten er avhengig av stabiliteten av den mellomliggende karbokation. Effekt av elektron donor og akseptor substituenter nevnt ovenfor. Derfor, for å elektrofil addisjon av hydrobromsyre propen fører til dannelsen av 2-brompropan. Den mellomliggende kation med en positiv ladning på det sentrale karbonatom mer stabil karbokation med en positiv ladning i ekstreme atom. Som et resultat er et bromatom, omsettes med et andre karbonatom.

Effekt av elektrontiltrekkende substituenter på forløpet av interaksjonen

Dersom det opprinnelige molekylet inneholder elektrontiltrekkende substituent som har en negativ induktiv og / eller mesomeric effekt, er elektrofil addisjon mot de ovennevnte regler. Eksempler på slike substituenter er: _CF3, COOH, CN. I dette tilfellet, jo større avstanden av den positive ladningen av den primære elektrontiltrekkende gruppe som gjør en mer stabil karbokation. Som et resultat, hydrogen forbundet til karbonatom mindre hydrogenert.

Universal versjon av reglene vil se slik ut: samspillet av en asymmetrisk alken og et asymmetrisk reagens reaksjonen skjer i form av dannelse av de mest stabile karbokation.