Organik kimyada elektrofilik katılma

İlave reaksiyonları, iki veya daha fazla başlangıç ürünlerinden bir kimyasal bileşiğin oluşumu ile karakterize edilir. Bir çift bağa sahip alkenlerin - doymamış asiklik hidrokarbonların örneği ile elektrofilik ilavenin mekanizmasını göz önüne almak uygun olur. Bunların yanı sıra, siklik olanlar da dahil olmak üzere çoklu bağlara sahip diğer hidrokarbonlar bu tür dönüşümleri başlatır.

Başlangıç moleküllerinin etkileşim evreleri

Elektrofilik birleştirme birkaç aşamada gerçekleşir. Pozitif bir yüke sahip olan elektrofil bir elektron akseptörü gibi davranır ve alken molekülünün çift bağı bir elektron vericisi rol oynar. Her iki bileşik ilk olarak dengesiz bir p-kompleksi oluşturur. Daha sonra π-kompleksinin ϭ-kompleksine dönüşümü başlar. Bu aşamada karbokatyon oluşumu ve kararlılığı, bir bütün olarak etkileşim oranını belirler. Bundan sonra, karbokasyon, kısmen negatif yüklü bir nükleofil ile çabucak etkileşime girer ve dönüşümün nihai ürünü oluşur.

Sübstitüentlerin reaksiyon hızı üzerindeki etkisi

Karbokatyonda şarjın (ϭ +) delokalizasyonu orijinal molekülün yapısına bağlıdır. Bir alkil grubunun sergilediği olumlu indüktif etki, komşu karbon atomunun yükünün azalmasına neden olur. Sonuç olarak, elektron veren bir ikame ediciyle molekülde, katyonun nispi kararlılığı, π-bağının elektronik yoğunluğu ve molekülün bir bütün olarak reaktivitesi artar. Elektron alıcılarının reaktiviteye etkisi tam tersi olacaktır.

Halojenler ilavesinin mekanizması

Alkene ve halojen etkileşim örneğine göre elektrofilik katılma reaksiyonunun mekanizmasını daha ayrıntılı analiz edelim.

1. Halojen molekülü, karbon atomları arasındaki çift bağa yaklaşır ve kutuplar. Molekülün bir ucundaki kısmen pozitif yük nedeniyle, halojen, π-bağ elektronlarını kendi üzerine çeker. Kararsız π kompleksinin oluşumu böyle olur.
2. Bir sonraki adımda, elektrofilik parçacık, bir döngü oluşturmak üzere iki karbon atomuyla birleşir. Çevrimsel bir "onium" iyonu görünür.
3. Kalan yüklü halojen parçacığı (pozitif yüklü nükleofil), onium iyonuyla reaksiyona girer ve önceki halojen parçacıklarının zıt tarafına bağlanır. Nihai ürün olan trans-1,2-dihalojenalkan görünür. Benzer şekilde, sikloalkene halojen ilavesi.

Hidrohalik asitler ilavesi mekanizması

Hidrojen halidlerin ve sülfürik asidin elektrofilik ilavesi reaksiyonları farklı şekilde ilerlemektedir. Asidik bir ortamda, reaktif, bir katyon ve bir anyona ayrılır. Pozitif yüklü bir iyon (elektrofil) π-bağına saldırır ve karbon atomlarından biriyle birleştirilir. Komşu karbon atomunun pozitif yüklendiği bir karbokatyon oluşmaktadır. Ayrıca, karbokasyon reaksiyonun nihai ürününü oluşturmak üzere anyon ile reaksiyona girer.

Asimetrik reaktifler ile Markovnikov kuralı arasındaki reaksiyonun yönü

İki asimetrik molekül arasındaki elektrofilik bağlanma, konum seçimli olarak ilerlemektedir. Bu, iki muhtemel izomere ait sadece bir tanesinin oluştuğu anlamına gelir. Regio-seçiciliği , hidrojenin bir karbon atomuna bağlı olduğu ve çok sayıda başka hidrojen atomuyla (daha hidrojenlenmiş bir atomla bağlantılı olduğu) Markovnikov kuralını tanımlar.

Bu kuralın özünü anlamak için, reaksiyon hızının ara karbokatyonun kararlılığına bağlı olduğunu unutmamalısınız. Elektron verici ve alıcı ikame edicilerinin etkisi yukarıda tartışılmıştır. Böylece, hidrobromik asidin propene elektrofilik ilavesi, 2-bromopropanın oluşmasına neden olacaktır. Merkezi bir karbon atomunda pozitif bir yüke sahip olan bir ara katyon, aşırı atomda pozitif bir yüke sahip bir karbokatiteden daha kararlıdır. Sonuç olarak, brom atomu ikinci karbon atomuyla etkileşime girer.

Elektron geri çeken sübstitüentin etkileşim yolundaki etkisi

Ebeveyn molekülü negatif endüktif ve / veya mesomerik etkiye sahip bir elektron çeken sübstitüent içeriyorsa, elektrofilik ek yukarıda tarif edilen kurala aykırıdır. Bu sübstitüentlerin örnekleri CF3, COOH, CN'dir. Bu durumda, elektron çeken gruptan pozitif yükün daha fazla uzaklığı, birincil karbokasyonun daha kararlı olmasını sağlar. Sonuç olarak, hidrojen daha az hidrojenlenmiş bir karbon atomuyla birleşir.

Kuralın evrensel varyantı şöyle görünecektir: asimetrik bir alken ve bir asimetrik reaktif etkileşime girdiğinde, reaksiyon en kararlı karbokatyon oluşumu boyunca ilerlemektedir.