Електрофилно добавяне в органичната химия

Реакциите на присъединяване се характеризират с образуването на едно химично съединение от два или повече изходни продукта. Помислете дали механизмът на електрофилно прибавяне е подходящ за примера на алкени - ненаситени ациклични въглеводороди с една двойна връзка. Освен тях, други въглеводороди с многобройни връзки, включително циклични, влизат в такива трансформации.

Етапи на взаимодействие на началните молекули

Електрофилното свързване се извършва на няколко етапа. Електрофилът, който има положителен заряд, действа като акцептор на електрони и двойната връзка на молекулата на алкена играе ролята на донор на електрони. И двете съединения първо образуват нестабилен р-комплекс. Тогава започва трансформацията pi-комплекс в ϭ-комплекса. Образуването на карбокактон на този етап и неговата стабилност определят степента на взаимодействие като цяло. След това карбокацията бързо взаимодейства с частично отрицателно заредения нуклеофил и се образува крайният продукт на трансформацията.

Ефектът на заместителите върху скоростта на реакцията

Делокализацията на заряда (ϭ +) при карбокацията зависи от структурата на оригиналната молекула. Положителният индуциращ ефект, който показва алкилната група, води до по-нисък заряд на съседния въглероден атом. Като резултат, в молекулата с електронен даряващ заместител, относителната стабилност на катиона се увеличава, електронната плътност пи-връзки и реактивността на молекулата като цяло. Ефектът на приемащите електрони върху реактивността ще бъде обратното.

Механизмът на добавяне на халоген

Нека анализираме по-подробно механизма на реакцията на електрофилното прибавяне чрез примера за взаимодействието на алкена и халоген.

1. Халогенната молекула се доближава до двойната връзка между въглеродните атоми и се поляризира. Благодарение на частично положителния заряд в единия край на молекулата, халогенът дърпа електрони пи - връзка. Ето как е нестабилна пи - комплекс.
2. В следващата стъпка електрофилната частица се комбинира с два въглеродни атома, за да се образува цикъл. Появява се цикличен "ониев" йон.
3. Останалите заредени халогенни частици (положително заредени нуклеофили) реагират с ониевия йон и са свързани от противоположната страна на предишните халогенни частици. Появява се крайният продукт, транс-1,2-дихалоген-алкан. По подобен начин добавянето на халоген към циклоалкена.

Механизмът на прибавяне на халогеноводородни киселини

Реакциите на електрофилното добавяне на водородни халиди и сярна киселина протичат по различен начин. В кисела среда, реагентът се дисоциира в катион и анион. Положително заредени йони (електрофил) атаки pi е връзка, е свързан към един от въглеродните атоми. Карбокационните форми, при които съседният въглероден атом се зарежда позитивно. Освен това карбокацията реагира с аниона, за да образува крайния реакционен продукт.

Посоката на реакцията между асиметричните реагенти и правилото на Марковков

Електрофилното свързване между две асиметрични молекули протича регионално селективно. Това означава, че се образува само един от двата възможни изомера. Описва региоизбирателността Правилото на Марковков, според който водородът е прикрепен към въглероден атом, свързан с голям брой други водородни атоми (до повече хидрогенирани).

За да се разбере това правило, е необходимо да се припомни, че скоростта на реакцията зависи от стабилността на междинния carbocation. Влиянието на електронен донор и акцепторни заместители беше обсъдено по-горе. По този начин, електрофилно прибавяне на бромоводородна киселина към пропен водят до образуването на 2-бромопропан. Междинният катион с положителен заряд на централния въглероден атом, по-стабилна carbocation с положителен заряд в крайна атом. Като резултат бромен атом взаимодейства с втория въглероден атом.

Ефект на заместителя, изтеглящ електрони, върху хода на взаимодействието

Ако родителската молекула съдържа заместител, изтеглящ електрони, който има отрицателен индуктивен и / или мезомерен ефект, електрофилното прикрепване противоречи на гореописаното правило. Примери за такива заместители са CF₃, COOH, CN. В този случай голямото разстояние на положителния заряд от групата на изтегляне на електрони прави основната карбокактоза по-стабилна. Като резултат, водородът се комбинира с по-малко хидрогениран въглероден атом.

Universal версия на правилата, ще изглежда така: взаимодействието на асиметрична алкен и асиметричен реагент реакция протича по начин на формиране на най-стабилната carbocation.