Halogenowodorowanie

Dziś chcemy zagłębić się w fascynujący świat Halogenowodorowanie. Niezależnie od tego, czy jesteś miłośnikiem historii, entuzjastą technologii, czy po prostu osobą ciekawą nowych perspektyw, jesteśmy pewni, że ten artykuł zachwyci Cię od samego początku. Zanurz się z nami w podróż, która obejmie początki Halogenowodorowanie aż do jego wpływu na współczesne społeczeństwo, odkrywając jego kulturowe, naukowe i emocjonalne implikacje. Dołącz do nas, gdy będziemy badać różne aspekty Halogenowodorowanie, odkrywając jego znaczenie i znaczenie w dzisiejszym świecie.

Halogenowodorowanie – reakcja chemiczna addycji halogenowodorów (HI, HCl lub HBr) do nienasyconych związków organicznych.

W przypadku addycji halogenowodorów do wiązań wielokrotnych węgiel-węgiel reakcja ta ma zazwyczaj dwuetapowy, jonowy mechanizm i zachodzi zgodnie z regułą Markownikowa. Reakcje przeprowadza się zwykle w warunkach bezwodnych, np. przepuszczając gazowy halogenowodór przez związek organiczny[1].

Przykłady

Bromowodorowanie propenu

Bromowodorowanie 1-alkenów (w przypadku propenu R = CH
3). Produktem pośrednim jest karbokation II-rzędowy z ładunkiem na atomie C2

Elektrony wiązania π cząsteczki propenu atakują bromowodór, tworząc wiązanie σ C−H, w którym uczestniczą oba elektrony tworzące wcześniej wiązanie π. Na skutek tego jeden z atomów węgla przy podwójnym wiązaniu uzyskuje ładunek dodatni i powstaje karbokation, czemu towarzyszy powstanie anionu bromkowego Br−
. Ładunek dodatni w karbokationie zlokalizowany jest na atomie węgla o wyższej rzędowości, tj. II-rzędowym atomie C2, a nie I-rzędowym atomie C1, co wynika z większej trwałości karbokationów o wyższej rzędowości. Karbokation ten przyłącza anion bromkowy tworząc ostatecznie 2-bromopropan, zgodnie z regułą Markownikowa. Alternatywny produkt, 1-bromopropan nie powstaje[2]:

CH
2=CH−CH
3 + HBr → CH
3−C+
H−CH
3 + Br−
 → CH
3−CHBr−CH
3

Regioselektywność bropmowodorowania można odwrócić na niezgodne z regułą Markownikowa tworzenie 1-bromopropanu poprzez prowadzenie reakcji w obecności nadtlenków[3].

Chlorowodorowanie propynu

Podobnie jak w poprzednim przykładzie, reakcja zaczyna się od ataku elektronów jednego z dwóch wiązań π cząsteczki propynu, w wyniku czego powstaje wiązanie C−H i II-rzędowy karbokation winylowy (CH
3C+
H=CH
2), do którego przyłącza się anion chlorkowy Cl−
. Produktem tej reakcji, zgodnej z regułą Markownikowa, jest 2-chloropropen, który zawiera wciąż jedno wiązanie wielokrotne węgiel-węgiel; co powoduje, że może on w drugim etapie przyłączyć kolejną cząsteczkę chlorowodoru[4]. Dobierając jednak odpowiednio warunki reakcji, można ją zatrzymać na tym etapie. Ułatwia to fakt, że addycja do chloroalkenu jest wolniejsza niż do alkinu[5][6]:

CH
3CH≡CH + HCl → CH
3C+
H=CH
2 + Cl−
 → CH
3−CCl=CH
2

W drugim etapie jedyne wiązanie π 2-chloropropenu atakuje kolejną cząsteczkę chlorowodoru, na skutek czego tworzy się kolejne wiązanie C−H i karbokation, z ładunkiem dodatnim ponownie na atomie węgla C2. Następnie do powstałego karbokationu przyłącza się anion chlorkowy i zgodnie z regułą Markownikowa powstaje 2,2-dichloropropan[5][4]:

CH
3−CCl=CH
2 + HCl → CH
3−C+
HCl−CH
3 + Cl−
 → CH
3−CHCl
2−CH
3

Karbokationy winylowe tworzą się trudniej niż alkilowe. Powstanie II-rzędowego (jak w powyższym przykładzie) karbokationu winylowego wymaga podobnych warunkó, jak utworzenie I-rzędowego karbokationu alkilowego (I-rzędowe karbokationy winylowe, np. +
CH=CH
2, w ogóle nie są znane). Z tego powodu halogenowodorowanie alkinów może przebiegać wg innych, bardziej skomplikowanych mechanizmów[4].

Przypisy

  1. ↑ Morrison i Boyd 1985 ↓, Addycja halogenowodoru. Reguła Markownikowa, s. 233–236.
  2. ↑ Morrison i Boyd 1985 ↓, Addycja elektrofilowa. Orientacja i reaktywność, s. 241–245.
  3. ↑ Morrison i Boyd 1985 ↓, Addycja bromowodoru. Efekt nadtlenkowy, s. 236–237.
  4. ↑ a b c Reactions of Alkynes: Addition of HX and X2, John McMurry, Organic Chemistry, wyd. 10, OpenStax, s. 289–291 (ang.).
  5. ↑ a b Morrison i Boyd 1985 ↓, Reakcje alkinów, s. 310–312.
  6. ↑ Morrison i Boyd 1985 ↓, Reakcje addycji alkinów, s. 312.

Bibliografia

  • Robert T. Morrison, Robert N. Boyd, Chemia organiczna, t. 1, Warszawa: PWN, 1985, ISBN 83-01-04166-8.