Chemia Liceum Gimnazjum Testy Matura

Powrót

Mechanizm addycji elektrofilowej

Reakcje addycji przebiegają w fazie ciekłej, bezwodnej, w niskich temperaturach.

 

Elektrofile i nukleofile

Elektrofil to kationy lub cząsteczka obojętna z dużym cząstkowym ładunkiem dodatnim na jednej z części cząsteczki. Może on utworzyć wiązanie w wyniku przejęcia pary elektronowej pochodzącej od nukleofila.

Przykłady elektrofili:
Cl+  kation chloroniowy,  NO3+   kation nitroniowy,     SO3H+   kation sulfoniowy
AlCl3 - ma deficyt elektronowy (jeden pusty orbital elektronowy)
SO3 tlenek siarki(VI), karbokation RH2+

Nukleofil to anion lub cząsteczka obojętna, która ma duże bogactwo elektronów lub wolną parę elektronową
Przykłady nukleofili

 Nuklofile reakcja addycji elektrofilowej


 

Ogólny mechanizm addycji do etenu

Etap I. Bogate w elektrony wiązanie π w etenie oddaje parę elektronów do elektrofila i tworzy z nim wiązanie σ. Powstaje przejściowy karbokation, który sam staje się elektrofilem.

 Addycja elektrofilowa chemia matura

 Etap. II. Powstały karbokation stanowi centrum elektrofilowe, które może pobrać parę elektronową nukleofila i utworzyć  z nim wiązanie σ.

Mechanizm addycji nukleofilowej matura chemia 


Ogólny mechanizm addycji do dłuższych łańcuchów

Etap I. Bogate w elektrony wiązanie π w alkenie oddziaływuje z elektrofilem - możliwe jest powstanie dwóch karbokationów. Bardziej trwałym jest karbokation o wyższej rządowości.

Trwałość karbokationów: 3o>2o>1o

 Addycja do alkenów chemia matura

 Etap. II. Powstały bardziej trwały karbokation stanowi centrum elektrofilowe, które oddziaływuje z nukleofilem. Stąd wynika reguła Markownikowa.

 Addycja elektrofilowa matura chemia

 


Halogenowanie etenu

Wiązanie π w etenie jest bogate w elektrony i powoduje silną polaryzację wiązania w cząsteczce chloru δ+Cl–Clδ–  a następnie heterolityczny rozpad tego wiązania:

Heterolityczny rozpad Cl2 matura chemia

Etap I. Bogate w elektrony wiązanie π w etenie oddaje parę elektronów do elektrofila Cl+ i tworzy z nim wiązanie σ. Powstaje przejściowy karbokation, który sam staje się elektrofilem.

Addycja Cl2 chemia matura 

Etap II. Powstały karbokation pobiera parę elektronową nukleofila i tworzy  z nim wiązanie σ.

Addycja chloru chemia matura

 


Addycja chlorowodoru do etenu

W cząsteczce HCl występuje wiązanie spolaryzowane, więc na atomie wodoru jest cząstkowy ładunek dodatni a na atomie chloru cząstkowy ładunek ujemny.

Etap I. Bogate w elektrony wiązanie π w etenie oddaje parę elektronów do elektrofilowego atomu wodoru i tworzy z nim wiązanie σ chlor odchodzi w postaci anionu. Powstaje przejściowy karbokation, który sam staje się elektrofilem.

 addycja HCl chemia matura

Etap II. Powstały karbokation pobiera parę elektronową nukleofila i tworzy  z nim wiązanie σ

 Addycja HCl chemia LO


Addycja wody (uwodnienie, hydratacja)

Reakcja jest katalizowana kationem wodoru.

Etap I. Bogate w elektrony wiązanie π w etenie oddaje parę elektronów do elektrofila H+ i tworzy z nim wiązanie σ. Powstaje przejściowy karbokation, który sam staje się elektrofilem.

 Addycja wody chemia LO

 Etap II. Powstały karbokation pobiera parę elektronową nukleofila i tworzy  z nim wiązanie σ - cząsteczka wody przyłącza się do karbokationu.

 Addycja wody chemia matura

 Etap III. Następuje zwrócenie kationu wodoru do środowiska reakcji - katalizator zostaje odtworzony.

addycja wody chemia LO 

Trwałość karbokationów - efekt indukcyjny

Podczas substytucji elektrofilowej przejściowo powstaje karbokation. Jeśli istnieje możliwość utworzenia karbokationu na róznych atomach węgla, to zawsze powstaje karbokation, który jest najbardziej trwały.

Warunkiem trwałości karbokationów jest dodatnio naładowany atom węgla o hybrydyzacji sp2, czyli płaska część cząsteczki. Karbokationy z węglem o hybrydyzacji sp3 nie są trwałe.

Trwałość karbokationów zależy od podstawników węgla. Im większa jest tendencja podstawników do elektrodonorowości tym karbokation jest tym trwalszy. Taki wpływ podstawników nazywa się efektem indukcyjnym. Grupa alkilowa (-R) jest bardziej elektrodonorowa niż atom węgla. Z kolei większa ilość grup alkilowych powoduje większy efekt indukcyjny a co za tym idzie większą trwałość karbokationów.
Podstawniki alkilowe określają rzędowość karbokationu. Można więc powiedzieć, że karbokationy są tym trwalsze, im większa jest ich rzędowość.

+CH3 < 1o < 2o < 3o


(N) Dimeryzacja

Reakcja jest katalizowana kationem wodoru.
Etap I. Bogate w elektrony wiązanie π w alkenie oddaje parę elektronów do elektrofila H+ i tworzy z nim wiązanie σ. Powstaje przejściowy karbokation (3o - bardziej trwały), który sam staje się elektrofilem.

Dimeryzacja alkenów mechanizm

 Etap II. Wiązanie π w drugiej cząsteczce alkenu oddaje parę elektronów do elektrofila (powstałego karbokationu) i tworzy z nim wiązanie σ. Powstaje kolejny karbokation.

Dimeryzacja alkenów chemia LO

 Etap III. Odłączenie kationu i utworzenie wiązania podwójnego - katalizator zostaje odtworzony.
Powstają 2 izomery: 2,4,4-trimetylopent-2-en i  2,4,4-trimetylopent-1-en:

Dimeryzacja alkenu chemia matura


Przekaż darowiznę
Załóż konto | Zaloguj się

Copyright 2011-2019Chem24.pl Ta strona internetowa wykorzystuje pliki cookies. Możesz określić metody zapisywania oraz dostępu do cookies w swojej przeglądarce internetowej lub w konfiguracji usługi.