Para sa mga pandagdag na reaksyon, ang pagbuo ng isang tambalang kemikal mula sa dalawa o higit pang panimulang produkto ay katangian. Maginhawang isaalang-alang ang mekanismo ng pagdaragdag ng electrophilic gamit ang halimbawa ng mga alkenes - unsaturated acyclic hydrocarbons na may isang double bond. Bilang karagdagan sa mga ito, ang iba pang mga hydrocarbon na may maraming mga bono, kabilang ang mga cyclic, ay pumapasok sa mga naturang pagbabago.
Mga hakbang ng pakikipag-ugnayan ng mga unang molekula
Ang pagdaragdag ng electrophilic ay nagaganap sa ilang yugto. Ang electrophile, na may positibong singil, ay gumaganap bilang isang electron acceptor, at ang double bond ng alkene molecule ay kumikilos bilang isang electron donor. Ang parehong mga compound sa una ay bumubuo ng isang hindi matatag na p-complex. Pagkatapos ay magsisimula ang pagbabago ng π-complex sa ϭ-complex. Ang pagbuo ng isang carbocation sa yugtong ito at ang katatagan nito ay tumutukoy sa rate ng pakikipag-ugnayan sa kabuuan. Ang carbocation pagkatapos ay mabilis na tumutugon sa bahagyang negatibong sisingilin na nucleophile upang mabuohuling produkto ng pagbabago.
Ang epekto ng mga substituent sa rate ng reaksyon
Delocalization ng singil (ϭ+) sa carbocation ay depende sa istraktura ng orihinal na molekula. Ang positibong inductive effect na ipinakita ng pangkat ng alkyl ay humahantong sa isang pagbawas sa singil ng katabing carbon atom. Bilang resulta, sa isang molekula na may substituent na nagdo-donate ng elektron, ang relatibong katatagan ng cation, ang density ng elektron ng π-bond, at ang reaktibiti ng molekula bilang isang kabuuang pagtaas. Ang epekto ng mga electron acceptors sa reaktibiti ay magiging kabaligtaran.
Halogen attachment mechanism
Suriin natin nang mas detalyado ang mekanismo ng electrophilic addition reaction gamit ang halimbawa ng interaksyon ng isang alkene at isang halogen.
- Ang halogen molecule ay lumalapit sa double bond sa pagitan ng mga carbon atom at nagiging polarized. Dahil sa bahagyang positibong singil sa isang dulo ng molekula, hinihila ng halogen ang mga electron ng π bond patungo sa sarili nito. Ito ay kung paano nabuo ang isang hindi matatag na π-complex.
- Sa susunod na hakbang, ang electrophilic particle ay pinagsama sa dalawang carbon atom, na bumubuo ng isang cycle. Lumilitaw ang isang cyclic na "onium" ion.
- Ang natitirang naka-charge na halogen particle (positively charged nucleophile) ay nakikipag-ugnayan sa onium ion at nagdudugtong sa kabaligtaran ng nakaraang halogen particle. Lumilitaw ang huling produkto - trans-1, 2-dihaloalkane. Katulad nito, nangyayari ang pagdaragdag ng halogen sa isang cycloalkene.
Mekanismo ng pagdaragdag ng mga hydrohalic acid
Ang mga electrophilic na reaksyon ng karagdagan ng hydrogen halides at sulfuric acid ay nagpapatuloy nang iba. Sa isang acidic medium, ang reagent ay naghihiwalay sa isang cation at isang anion. Ang isang positibong sisingilin na ion (electrophile) ay umaatake sa π-bond, kumokonekta sa isa sa mga carbon atom. Ang isang carbocation ay nabuo kung saan ang katabing carbon atom ay positibong sinisingil. Susunod, ang carbocation ay tumutugon sa anion, na bumubuo sa huling produkto ng reaksyon.
Direksyon ng reaksyon sa pagitan ng mga asymmetric na reagents at panuntunan ni Markovnikov
Electrophilic na karagdagan sa pagitan ng dalawang asymmetric na molekula ay nagpapatuloy sa regioselectively. Nangangahulugan ito na isa lamang sa dalawang posibleng isomer ang pangunahing nabuo. Inilalarawan ng regioselectivity ang panuntunan ni Markovnikov, ayon sa kung saan ang hydrogen ay nakakabit sa isang carbon atom na konektado sa isang malaking bilang ng iba pang mga hydrogen atoms (mas hydrogenated).
Upang maunawaan ang kakanyahan ng panuntunang ito, kailangan mong tandaan na ang rate ng reaksyon ay nakasalalay sa katatagan ng intermediate carbocation. Ang epekto ng pag-donate ng elektron at pagtanggap ng mga substituent ay tinalakay sa itaas. Kaya, ang electrophilic na pagdaragdag ng hydrobromic acid sa propene ay hahantong sa pagbuo ng 2-bromopropane. Ang isang intermediate cation na may positibong singil sa gitnang carbon atom ay mas matatag kaysa sa isang carbocation na may positibong singil sa panlabas na atom. Bilang resulta, ang bromine atom ay nakikipag-ugnayan sa pangalawang carbon atom.
Epekto ng isang electron-withdraw substituent sa kurso ng pakikipag-ugnayan
Kung ang parent molecule ay naglalaman ng electron-withdrawing substituent na may negatibong inductive at/o mesomeric effect, ang electrophilic na karagdagan ay labag sa panuntunan sa itaas. Mga halimbawa ng mga naturang substituent: CF3, COOH, CN. Sa kasong ito, ang mas malaking distansya ng positive charge mula sa electron-withdrawing group ay ginagawang mas matatag ang pangunahing carbocation. Bilang resulta, ang hydrogen ay pinagsama sa isang mas kaunting hydrogenated na carbon atom.
Magiging ganito ang hitsura ng unibersal na bersyon ng panuntunan: kapag nag-interact ang isang unsymmetrical alkene at isang unsymmetrical reagent, ang reaksyon ay nagpapatuloy sa landas ng pagbuo ng pinaka-stable na carbocation.
