Електрофилна примена во органската хемија

Реакциите за додавање се карактеризираат со формирање на едно хемиско соединение од два или повеќе почетни продукти. Удобно е да се разгледа механизмот на електрофилна примена со примерот на алкени - незаситени ациклични јаглеводороди со една двојна врска. Освен овие, други јаглеводороди со повеќе врски, вклучувајќи ги и цикличните, влегуваат во такви трансформации.

Фази на интеракција на почетните молекули

Електрофилната спојување се одвива во неколку фази. Електрофилот, кој има позитивен полнеж, делува како електронски акцептор, а двојната врска на молекулата на алкенот ја игра улогата на донатор на електрони. Двете соединенија прво формираат нестабилен p-комплекс. Потоа започнува трансформацијата на π-комплексот во ϭ-комплексот. Формирањето на карбокацијата во оваа фаза и нејзината стабилност ја одредуваат стапката на интеракција како целина. По ова, карбокацијата брзо се поврзува со делумно негативно наелектризиран нуклеофил, а финалниот производ на трансформацијата е формиран.

Ефектот на супституентите врз стапката на реакција

Делокализација на полнежот (ϭ +) во карбокацијата зависи од структурата на оригиналната молекула. Позитивниот индуктивен ефект што експортира алкилна група води до намалување на полнежот на соседниот јаглероден атом. Како резултат на тоа, во молекулата со електрони донирачки супституент, релативната стабилност на катјото, електронската густина на π-врската и реактивноста на молекулата како целина се зголемуваат. Ефектот на акцепторите на електрони на реактивноста ќе биде спротивен.

Механизмот на додавање на халогени

Дозволете ни да го анализираме подетално механизмот на реакција на електрофилното додавање со примерот на интеракцијата на алкенот и халогенот.

1. Молекулата на халоген се приближува до двојната врска меѓу јаглеродни атоми и поларизира. Поради делумно позитивниот полнеж на едниот крај на молекулата, халогенот ги повлекува електроните π-врска врз себе. Така е формиран нестабилниот π-комплекс.
2. Во следниот чекор, електрофилната честичка се комбинира со два јаглеродни атоми за да формира циклус. Се појавува цикличен "јон" јон.
3. Останатите обвинети халогени честички (позитивно наелектризирани нуклеофили) реагираат со јонскиот јон и е поврзан на спротивната страна од претходната халогена честичка. Се појавува финалниот производ, транс-1,2-дигалогенкалкан. Слично на тоа, додавање на халоген во циклоалкенот.

Механизмот на додавање на хидрохолни киселини

Реакциите на електрофилниот додаток на водородни халиди и сулфурна киселина продолжуваат поинаку. Во кисела средина, реагенсот се дисоцијализира во катјон и анјон. Позитивно наелектризираниот јон (електрофил) ја напаѓа π-врската, комбинира со еден од јаглеродни атоми. Карбокасочни форми во кои соседниот јаглероден атом е позитивно наполнет. Понатаму, карбокацијата реагира со анјон за да го формира финалниот производ на реакцијата.

Насоката на реакцијата помеѓу асиметричните реагенси и правилото Марковинов

Електрофилната приврзаност помеѓу две асиметрични молекули продолжува рееоселективно. Ова значи дека е формиран само еден од двата можни изомери. Реиеоселективноста го опишува правилото Марковинов, според кое водородот е прикачен на јаглеродниот атом, поврзан со голем број други водородни атоми (на повеќе хидрогенизиран).

За да се разбере суштината на ова правило, мора да се запамети дека стапката на реакција зависи од стабилноста на средната карбокација. Влијанието на електрон-донорните и акцепторните супституенти беше дискутирано погоре. Така, електрофилното додавање на хидробромска киселина во пропенот ќе резултира со формирање на 2-бромопропан. Посреден катјон со позитивен полнеж на централен јаглероден атом е постабилен од карбокацијата со позитивен полнеж на екстремен атом. Како резултат на тоа, атомот на бромот комуницира со вториот јаглероден атом.

Ефект на супституентот кој се повлекува од електронот на текот на интеракцијата

Ако родителската молекула содржи супституент кој го повлекува електронот кој има негативен индуктивен и / или мезомерски ефект, електрофилната приврзаност оди против погоре опишаното правило. Примери за такви супституенти се CF3, COOH, CN. Во овој случај, поголемото растојание од позитивниот полнеж од групата која се повлекува електрони ја прави основната карбокалација постабилна. Како резултат на тоа, водородот се комбинира со помалку хидрогениран јаглероден атом.

Универзалната варијанта на правилото ќе изгледа вака: кога асиметричен алкан и асиметричен реагенс комуницираат, реакцијата продолжува по патот на формирање на најстабилна карбокација.