תוספת אלקטרוכימית בכימיה אורגנית

תגובות ההתקשרות מאופיינות בהיווצרותתרכובת כימית אחת משניים או יותר מחומרי המוצא. קחו את המנגנון של תוספת electrophilic נוח לדוגמה של פחמימנים אציקליים בלתי רוויים עם רובד כפול אחד. מלבד אלה, הידרוקרבונים אחרים עם אג"ח מרובות, כולל אלה מחזורי, להיכנס שינויים כאלה.

שלבים של אינטראקציה של מולקולות ראשוניות

ההצמדה האלקטרו-מכאנית מתרחשת במספרשלבים. Electrophile, אשר יש חיוב חיובי, פועל כמקבל אלקטרונים, ואת הקשר הכפול של מולקולת אלקן משחק את התפקיד של התורם אלקטרון. שני המרכיבים הראשונים יוצרים קומפלקס p לא יציב. ואז מתחיל השינוי של קומפלקס π לתוך קומפלקס ϭ. היווצרות carbocation בשלב זה ואת יציבותה לקבוע את שיעור האינטראקציה בכללותה. לאחר מכן, carbocation במהירות אינטראקציה עם נוקליאופיל טעון חלקית שלילית, ואת המוצר הסופי של טרנספורמציה נוצר.

ההשפעה של תחליפים על קצב התגובה

Delocalization של תשלום (ϭ +) ב carbocationממבנה המולקולה המקורית. ההשפעה האינדוקטיבית החיובית שהציגה קבוצת האלקיל מובילה לתשלום נמוך יותר של אטום הפחמן השכן. כתוצאה מכך, במולקולה עם תחליפי אלקטרונים התורמים, היציבות היחסית של הקטיון, הצפיפות האלקטרונית של הקשר π, ותגובת המולקולה בכללותה. ההשפעה של acceptors אלקטרונים על תגובתיות יהיה הפוך.

מנגנון תוספת הלוגן

תן לנו לנתח בפירוט רב את מנגנון התגובה של תוספת electrophilic על ידי הדוגמה של אינטראקציה של אלקן הלוגן.

1. מולקולת ההלוגן מתקרבת לקשר כפולבין אטומי פחמן מקוטב. בשל חיוב חיובי חלקית בקצה אחד של המולקולה, הלוגן מושך אלקטרונים π-bond. כך נוצר הקומפלקס π-יציב.
2. בשלב הבא, החלקיקים electrophilic משלב עם שני אטומי פחמן כדי ליצור מחזור. יון מחזורי "יון" מופיע.
3. יתרת חלקיקי הלוגן טעונים(נוקליאופיל טעון חיובי) אינטראקציה עם יון יון מחובר בצד השני של החלקיקים הלוגן הקודם. המוצר הסופי, trans-1,2-dihalogenalkane, מופיע. באופן דומה, תוספת של הלוגן cycloalkene.

מנגנון תוספת של חומצות הידרוהליות

תגובות נוספות Electrophilicמימן הלידים וחומצה גופרתית להמשיך בצורה שונה. במדיום חומצי, מגיב dissociates לתוך קטיון ו anion. יון טעונה חיובי (electrophile) תוקפת את הקשר π, משלב עם אחד מאטומי הפחמן. צורות carbocation שבו אטום פחמן השכנה נטען בחיוב. יתר על כן, carbocation מגיב עם אניון כדי ליצור את המוצר התגובה הסופית.

הכיוון של התגובה בין ריאגנטים אסימטריים לבין שלטון מרקובניקוב

חיבור אלקטרופי בין שנימולקולות אסימטריות להמשיך regioselectively. משמעות הדבר היא כי רק אחד משני האיזומרים האפשריים נוצר. Regioselectivity מתאר את הכלל Markovnikov, לפיו מימן מחובר אטום פחמן מחובר למספר גדול של אטומי מימן אחרים (כדי הידרוגני יותר).

כדי להבין את המהות של כלל זה, אנחנו צריכים לזכורכי קצב התגובה תלוי ביציבות של carbocation ביניים. השפעתם של תורמי אלקטרונים ותמורות מקבלות נדונה לעיל. לפיכך, תוספת electrophilic של חומצה הידרוברומית כדי propene תגרום להיווצרות של 2-bromopropane. קטיון ביניים עם מטען חיובי על אטום פחמן המרכזי יותר קרבוקטיון היציב עם מטען חיובי האטום הקיצוני. כתוצאה מכך, אטום הברום אינטראקציה עם אטום פחמן השני.

השפעת החלפת אלקטרונים על פני האינטראקציה

אם מולקולת המקור מכילהתחליף מתנתק אלקטרונים בעל אפקט של אינדוקטיבי ו / או מזומרי שלילי, הקשר האלקרופילי מתנגש עם הכלל המתואר לעיל. דוגמאות לתמורות אלה הן CF₃, COOH, CN.במקרה זה, המרחק הגדול של המטען החיובי של קבוצת משיכת האלקטרונים הופך את carbocation העיקרי יציב יותר. כתוצאה מכך, מימן משלב עם אטום פחמן פחות הידרוגני.

גרסה אוניברסלית בדבר הכללים תיראה כך: האינטראקציה של אלקן אסימטרי וכן תמורת תגובת ריאגנט אסימטרי בדרך של היווצרות של קרבוקטיון היציב ביותר.