Vir addisiereaksies is die vorming van een chemiese verbinding uit twee of meer beginprodukte kenmerkend. Dit is gerieflik om die meganisme van elektrofiele toevoeging te oorweeg deur die voorbeeld van alkene te gebruik - onversadigde asikliese koolwaterstowwe met een dubbelbinding. Benewens hulle, gaan ander koolwaterstowwe met veelvuldige bindings, insluitend sikliese bindings, in sulke transformasies.
Stappe van interaksie van aanvanklike molekules
Elektrofiele toevoeging vind in verskeie stadiums plaas. Die elektrofiel, wat 'n positiewe lading het, dien as 'n elektronaannemer, en die dubbelbinding van die alkeenmolekule dien as 'n elektronskenker. Beide verbindings vorm aanvanklik 'n onstabiele p-kompleks. Dan begin die transformasie van die π-kompleks in die ϭ-kompleks. Die vorming van 'n karbokasie op hierdie stadium en sy stabiliteit bepaal die tempo van interaksie as 'n geheel. Die karbokasie reageer dan vinnig met die gedeeltelik negatief gelaaide nukleofiel om te vormeindproduk van transformasie.
Die effek van substituente op die reaksietempo
Delokalisering van die lading (ϭ+) in die karbokasion hang af van die struktuur van die oorspronklike molekule. Die positiewe induktiewe effek wat deur die alkielgroep vertoon word, lei tot 'n afname in die lading van die aangrensende koolstofatoom. As gevolg hiervan, in 'n molekule met 'n elektronskenkende substituent, neem die relatiewe stabiliteit van die katioon, die elektrondigtheid van die π-binding en die reaktiwiteit van die molekule as 'n geheel toe. Die effek van elektronontvangers op reaktiwiteit sal teenoorgestelde wees.
Halogeenhegtingmeganisme
Kom ons ontleed in meer besonderhede die meganisme van die elektrofiele addisiereaksie deur die voorbeeld van die interaksie van 'n alkeen en 'n halogeen te gebruik.
- Die halogeenmolekule nader die dubbelbinding tussen koolstofatome en word gepolariseer. As gevolg van die gedeeltelik positiewe lading aan die een kant van die molekule, trek die halogeen die elektrone van die π-binding na homself toe. Dit is hoe 'n onstabiele π-kompleks gevorm word.
- By die volgende stap kombineer die elektrofiele deeltjie met twee koolstofatome en vorm 'n siklus. 'n Sikliese "onium"-ioon verskyn.
- Die oorblywende gelaaide halogeendeeltjie (positief gelaaide nukleofiel) tree in wisselwerking met die uioon en verbind aan die teenoorgestelde kant van die vorige halogeendeeltjie. Die finale produk verskyn - trans-1, 2-dihaloalkaan. Net so vind die byvoeging van 'n halogeen by 'n sikloalkeen plaas.
Meganisme van byvoeging van hidrohaliensure
Elektrofiele addisiereaksies van waterstofhaliede en swaelsuur verloop anders. In 'n suur medium dissosieer die reagens in 'n katioon en 'n anioon. 'n Positief gelaaide ioon (elektrofiel) val die π-binding aan, verbind met een van die koolstofatome. 'n Karbokasie word gevorm waarin die aangrensende koolstofatoom positief gelaai is. Vervolgens reageer die karbokasion met die anioon, wat die finale produk van die reaksie vorm.
Reaksierigting tussen asimmetriese reagense en Markovnikov se reël
Elektrofiele byvoeging tussen twee asimmetriese molekules vind streekselektief plaas. Dit beteken dat slegs een van die twee moontlike isomere hoofsaaklik gevorm word. Regioselektiviteit beskryf Markovnikov se reël, waarvolgens waterstof aan 'n koolstofatoom heg wat aan 'n groot aantal ander waterstofatome (meer gehidrogeneerd) gekoppel is.
Om die essensie van hierdie reël te verstaan, moet jy onthou dat die reaksietempo afhang van die stabiliteit van die intermediêre karbokasie. Die effek van elektronskenkende en aanvaarding van substituente is hierbo bespreek. Dus sal die elektrofiele byvoeging van hidrobromiensuur tot propeen lei tot die vorming van 2-broompropaan. 'n Intermediêre katioon met 'n positiewe lading op die sentrale koolstofatoom is meer stabiel as 'n karbokioon met 'n positiewe lading op die buitenste atoom. As gevolg hiervan tree die broomatoom in wisselwerking met die tweede koolstofatoom.
Effekt van 'n elektrononttrekkende substituent op die verloop van interaksie
As die ouermolekule 'n elektrononttrekkende substituent bevat wat 'n negatiewe induktiewe en/of mesomeriese effek het, gaan elektrofiele byvoeging teen die reël hierbo. Voorbeelde van sulke substituente: CF3, COOH, CN. In hierdie geval maak die groter afstand van die positiewe lading vanaf die elektrononttrekkingsgroep die primêre karbokasie meer stabiel. Gevolglik kombineer waterstof met 'n minder gehidrogeneerde koolstofatoom.
Die universele weergawe van die reël sal soos volg lyk: wanneer 'n onsimmetriese alkeen en 'n onsimmetriese reagens in wisselwerking tree, gaan die reaksie voort langs die pad van vorming van die mees stabiele koolsuur.
