Elektrofil addition i organisk kemi

For additionsreaktioner karakteriseret ved dannelse af kemiske stoffer fra to eller flere udgangsmaterialer. Overveje mekanismen for elektrofil addition til den bekvemme eksempel på alkener - umættede acycliske carbonhydrider med én dobbeltbinding. Udover dem, i sådanne omdannelser tage andre carbonhydrider med multiple bindinger, herunder cykliske.

Stages reagerer udgangs molekyler

Elektrofil addition foregår i flere etaper. Elektrofil der en positiv ladning virker som en elektronacceptor, og dobbeltbindingen i en alken molekyle - som en elektrondonor. De to forbindelser danner en første p-flygtigt kompleks. Så begynder omdannelsen af π-kompleks i ϭ-kompleks. Carbocation dannelse på dette stadium og dets stabilitet bestemme hastigheden af vekselvirkning i almindelighed. Derefter carbokationen reagerer hurtigt med delvis negativt ladet nukleofil og den endelige omdannelse produkt dannet.

Virkning af substituenter på reaktionshastigheden

Opkræve delokalisering (ϭ +) i carbocation det afhænger af den oprindelige molekylstruktur. Positiv induktiv virkning, som manifesterer alkylgruppe, fører til et fald i ladningen tilstødende carbonatom. Som et resultat, i molekylet med elektrondonerende substituent forøger den relative stabilitet i kation π-elektron densitet skyldes og reaktivitet af molekylet som helhed. Virkning på reaktiviteten af elektronacceptorer vil være modsat.

Mekanismen af halogener forbindelse

Lad os mere detaljeret undersøgelse af mekanismen for elektrofil tilsætning af alken til et eksempel på interaktion og halogen.

1. Halogenmolekyle nærmer sig dobbeltbinding mellem carbonatomer og polariseret. På grund af den delvis positiv ladning ved den ene ende af molekylet halogen trækker elektroner π-binding. Da der er en dannelse af en ustabil π-kompleks.
2. I det næste trin elektrofile partikel forbundet til to carbonatomer, der danner en ring. Der er et cyklisk "onium" ion.
3. Det tilbageværende ladede partikel halogen (positivt ladet nukleofil) omsættes med oniumion og slutter sig på den modsatte side fra det foregående partikler halogen. Forekommer slutproduktet - trans-1,2-digalogenalkan. Tilsvarende fastgørelse sker med halogen cycloalkenyl.

Mekanismen vedhæftede hydrogenhalogenidsyrer

Elektrofil addition af hydrogenhalogenider og svovlsyre forekomme ellers. I et surt miljø dissocieres i en kation og reagens anion. Positivt ladet ion (elektrofil) angriber π-binding er koblet til en af carbonatomerne. Carbokation er dannet, hvor det tilstødende carbonatom er positivt ladet. Næste carbokation reagerer med anionen til dannelse af slutproduktet af reaktionen.

Retningen af reaktionen mellem reagenserne og sædvanligvis asymmetrisk Markovnikov

Elektrofil addition mellem de to asymmetriske molekyler forekommer regioselektivt. Det betyder, at de to mulige isomerer dannes fortrinsvis kun én. Regioselektivitet beskriver markovnikovs regel, hvorefter hydrogen er bundet til et carbonatom forbundet med en lang række andre hydrogenatomer (mere hydrogeneret).

For at forstå denne regel, er det nødvendigt at minde om, at reaktionshastigheden afhænger af stabiliteten af den mellemliggende carbokation. Virkning af elektrondonor- og acceptor substituenter nævnt ovenfor. Således, at elektrofil tilsætning af brombrintesyre propen føre til dannelsen af 2-brompropan. Den mellemliggende kation med en positiv ladning på den centrale carbonatom mere stabil carbokation med en positiv ladning i det ekstreme atom. Som et resultat bliver et bromatom omsættes med et andet carbonatom.

Virkning af elektrontiltrækkende substituenter på forløbet af interaktionen

Hvis den oprindelige molekyle indeholder elektrontiltrækkende substituent, som har en negativ induktiv og / eller mesomere virkning, elektrofil addition er imod ovennævnte regler. Eksempler på sådanne substituenter: CF _3, COOH, CN. I dette tilfælde jo større afstand af den positive ladning af den primære elektrontiltrækkende gruppe gør en mere stabil carbokation. Som et resultat, hydrogen forbundet til carbonatom mindre hydrogeneres.

Universel version af reglerne vil se sådan ud: vekselvirkningen af en asymmetrisk alken og en asymmetrisk reagens Reaktionen forløber i form af dannelsen af det mest stabile carbokation.