Elektrofiltilsetning i organisk kjemi

Vedleggsreaksjonene er karakterisert ved dannelsen aven kjemisk forbindelse fra to eller flere av utgangsmaterialene. Tenk på at mekanismen for elektrofil tillegg er praktisk for eksempelet av alkener - umettede acykliske hydrokarboner med en dobbeltbinding. Bortsett fra disse, kommer andre hydrokarboner med flere bindinger, inkludert cykliske, til slike transformasjoner.

Faser av interaksjon av innledende molekyler

Elektrofile sammenføyning skjer i flereetapper. Elektrofil ha en positiv ladning virker som en elektronakseptor, og dobbeltbindingen av et alken molekyl - som en elektrondonor. Begge forbindelsene danner først et ustabilt p-kompleks. Deretter begynner transformasjonen av π-komplekset i ϭ-komplekset. Dannelsen av carbocation på dette stadiet og dens stabilitet bestemmer interaksjonshastigheten som helhet. Etter dette samhandler karbokosisjonen raskt med en delvis negativt ladet nukleofil, og sluttproduktet av transformasjon dannes.

Effekten av substituenter på reaksjonshastigheten

Delokalisering av ladningen (ϭ +) i carbocation avhenger avfra strukturen av det opprinnelige molekylet. Den positive induktive effekten som alkylgruppen utviser fører til en lavere ladning av det nærliggende karbonatomet. Som et resultat, i molekylet med en elektrondonerende substituent øker kationens relative stabilitet, den elektroniske tettheten av π-bindingen og molekylets reaktivitet som helhet. Effekten av elektronakseptorer på reaktivitet vil være motsatt.

Mekanismen for halogentilsetning

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

1. Halogenmolekylet nærmer seg en dobbeltbindingmellom karbonatomer og polariseres. På grunn av en delvis positiv ladning i den ene enden av molekylet trekker halogenet π-bindingselektroner. Slik blir det ustabile π-komplekset dannet.
2. I det neste trinnet kombinerer den elektrofile partikkelen med to karbonatomer for å danne en syklus. En syklisk "onium" ion vises.
3. Den gjenværende ladede halogenpartikkelen(en positivt ladet nukleofil) interagerer med en oniumion og er forbundet på motsatt side av den tidligere halogenpartikkel. Det endelige produktet, trans-1,2-dihalogenalkan, vises. Tilsvarende tilsetting av halogen til cykloalken.

Mekanismen for tilsetning av hydrohalogen syrer

Elektrofile addisjonsreaksjonerHydrogenhalogenider og svovelsyre fortsetter annerledes. I et surt medium dissosieres reagenset til en kation og en anion. En positivt ladet ion (elektrofil) angriper π-bindingen, kombinerer med et av karbonatomer. En karbonokaliseringsformer der det nærliggende karbonatomet blir ladet positivt. Videre reagerer karboksasjonen med anionen for å danne det endelige reaksjonsprodukt.

Retningen av reaksjonen mellom asymmetriske reagenser og Markovnikov-regelen

Elektrofil vedlegg mellom toasymmetriske molekyler fortsetter regioselektivt. Dette betyr at bare en av de to mulige isomerene dannes. Regioselektivitet beskriver Markovnikov-regelen, ifølge hvilken hydrogen er bundet til et karbonatom forbundet med et stort antall andre hydrogenatomer (til en mer hydrogenert en).

For å forstå essensen av denne regelen, må vi huskeat reaksjonshastigheten avhenger av stabiliteten til det mellomliggende karboklassering. Påvirkningen av elektron-donor- og akseptorsubstituenter ble diskutert ovenfor. Således vil elektrofil tillegg av hydrobromsyre til propen resultere i dannelsen av 2-brompropan. En mellomliggende kation med en positiv ladning på et sentralt karbonatom er mer stabilt enn en karbonokasjon med en positiv ladning ved ekstrematomet. Som et resultat interagerer bromatomet med det andre karbonatomet.

Effekt av elektronuttakende substituent i løpet av interaksjonen

Hvis kildemolekylet inneholderen elektron-trekkende substituent som har en negativ induktiv og / eller mesomer effekt, går det elektrofile vedlegget mot den ovenfor beskrevne regel. Eksempler på slike substituenter er CF₃, COOH, CN. I dette tilfellet gjør den store avstanden til den positive ladningen fra den elektron-trekkende gruppen den primære karboksalokasjon mer stabil. Som et resultat kombinerer hydrogen med et mindre hydrogenert karbonatom.

Den universelle varianten av regelen vil se slik ut: Når et asymmetrisk alken og et asymmetrisk reagens samhandler, fortsetter reaksjonen langs stien for dannelse av den mest stabile karbokokasjonen.