Untuk reaksi adisi, pembentukan satu senyawa kimia dari dua atau lebih produk awal adalah karakteristik. Lebih mudah untuk mempertimbangkan mekanisme adisi elektrofilik menggunakan contoh alkena - hidrokarbon asiklik tak jenuh dengan satu ikatan rangkap. Selain mereka, hidrokarbon lain dengan ikatan rangkap, termasuk yang siklik, masuk ke dalam transformasi tersebut.
Langkah interaksi molekul awal
Adisi elektrofilik terjadi dalam beberapa tahap. Elektrofil, yang memiliki muatan positif, bertindak sebagai akseptor elektron, dan ikatan rangkap dari molekul alkena bertindak sebagai donor elektron. Kedua senyawa awalnya membentuk p-kompleks yang tidak stabil. Kemudian transformasi -kompleks menjadi -kompleks dimulai. Pembentukan karbokation pada tahap ini dan stabilitasnya menentukan laju interaksi secara keseluruhan. Karbokation kemudian bereaksi cepat dengan nukleofil bermuatan negatif parsial untuk membentukproduk akhir dari transformasi.
Pengaruh substituen pada laju reaksi
Delokalisasi muatan (ϭ+) dalam karbokation bergantung pada struktur molekul aslinya. Efek induktif positif yang ditunjukkan oleh gugus alkil menyebabkan penurunan muatan atom karbon yang berdekatan. Akibatnya, dalam molekul dengan substituen penyumbang elektron, stabilitas relatif kation, kerapatan elektron ikatan, dan reaktivitas molekul secara keseluruhan meningkat. Pengaruh akseptor elektron pada reaktivitas akan berlawanan.
Mekanisme penempelan halogen
Mari kita menganalisis lebih detail mekanisme reaksi adisi elektrofilik menggunakan contoh interaksi alkena dan halogen.
- Molekul halogen mendekati ikatan rangkap antara atom karbon dan menjadi terpolarisasi. Karena muatan positif parsial di salah satu ujung molekul, halogen menarik elektron ikatan ke arah dirinya sendiri. Ini adalah bagaimana -kompleks yang tidak stabil terbentuk.
- Pada langkah berikutnya, partikel elektrofilik bergabung dengan dua atom karbon, membentuk sebuah siklus. Ion "onium" siklik muncul.
- Partikel halogen bermuatan yang tersisa (nukleofil bermuatan positif) berinteraksi dengan ion onium dan bergabung di sisi berlawanan dari partikel halogen sebelumnya. Produk akhir muncul - trans-1, 2-dihaloalkana. Demikian pula, penambahan halogen ke sikloalkena terjadi.
Mekanisme penambahan asam hidrohalat
Reaksi adisi elektrofilik hidrogen halida dan asam sulfat berlangsung secara berbeda. Dalam suasana asam, reagen berdisosiasi menjadi kation dan anion. Ion bermuatan positif (elektrofil) menyerang ikatan, berikatan dengan salah satu atom karbon. Karbokation terbentuk di mana atom karbon yang berdekatan bermuatan positif. Selanjutnya, karbokation bereaksi dengan anion, membentuk produk akhir reaksi.
Arah reaksi antara pereaksi asimetris dan aturan Markovnikov
Penambahan elektrofilik antara dua molekul asimetris berlangsung secara regioselektif. Ini berarti bahwa hanya satu dari dua kemungkinan isomer yang terbentuk secara dominan. Regioselektivitas menjelaskan aturan Markovnikov, yang menyatakan bahwa hidrogen menempel pada atom karbon yang terhubung ke sejumlah besar atom hidrogen lainnya (lebih terhidrogenasi).
Untuk memahami esensi aturan ini, Anda perlu mengingat bahwa laju reaksi bergantung pada stabilitas karbokation perantara. Pengaruh substituen pendonor elektron dan penerima telah dibahas di atas. Dengan demikian, penambahan elektrofilik asam hidrobromat ke propena akan mengarah pada pembentukan 2-bromopropana. Kation perantara dengan muatan positif pada atom karbon pusat lebih stabil daripada karbokation dengan muatan positif pada atom luar. Akibatnya, atom bromin berinteraksi dengan atom karbon kedua.
Pengaruh substituen penarik elektron selama interaksi
Jika molekul induk mengandung substituen penarik elektron yang memiliki efek induktif dan/atau mesomerik negatif, adisi elektrofilik bertentangan dengan aturan di atas. Contoh substituen tersebut: CF3, COOH, CN. Dalam hal ini, semakin jauh jarak muatan positif dari gugus penarik elektron membuat karbokation primer lebih stabil. Akibatnya, hidrogen bergabung dengan atom karbon yang kurang terhidrogenasi.
Versi universal dari aturan ini akan terlihat seperti ini: ketika alkena yang tidak simetris dan reagen yang tidak simetris berinteraksi, reaksi berlangsung sepanjang jalur pembentukan karbokation yang paling stabil.
