Organic Chemistry 1: An open textbook
Alkenes undergo addition reactions. Usein ne lisäävät protonin kaksoissidoksen toiseen päähän ja toisen ryhmän toiseen päähän. Nämä reaktiot tapahtuvat kuitenkin hieman eri tavoin.
Alkeneet ovat reaktiivisia, koska niillä on korkealla oleva π-sidoksen elektronipari. Nämä elektronit ovat löyhästi kiinni, sillä niiden energia on korkea σ-sidoksiin verrattuna. Se, että ne eivät sijaitse hiiliytimien välissä, vaan kaksoissidoksen tason ylä- ja alapuolella, tekee näistä elektroneista myös helpommin saavutettavia.
Vetyhalogenidit, kuten H-Br ja H-Cl, ovat sopivia elektrofiilejä yksinkertaiseen additioon alkeeniin. Koska halogeeni on paljon elektronegatiivisempi kuin vety, H-X-sidos on varsin polarisoitunut, jolloin H:lla on osittain positiivinen varaus (δ+) ja se toimii elektrofiilisenä atomina. Tässä esimerkissä HCl additoituu but-1-eeniin muodostaen raseemisen 2-klooributaanin:
Mekanismi alkaa elektrofiilisen addition alkeisvaiheella, jossa alkeeni muodostaa uuden sigmasidoksen elektrofiiliseen H:een ja katkaisee H-Cl-sidoksen syrjäyttäen Cl¯:n. Toinen alkeisvaihe on koordinaatiovaihe, jossa kloridi-ioni hyökkää karbokationin kimppuun muodostaen toisen sigmasidoksen. Huomaa, että kaiken kaikkiaan olemme menettäneet yhden piisidoksen, mutta saaneet sigmasidoksen. Huomaa, että tässä noudatetaan Markovnikovin sääntöä, koska muodostunut sekundaarinen karbokationi on vakaampi kuin vaihtoehto, joka olisi ollut primaarinen.
Video HX:n additiosta alkeeniin
Tehtävä EA1.1.
Yllä kuvatun 2-metyylipropeenin (tai isobuteenin) reaktio HBr:n kanssa on todellisuudessa kaksivaiheinen prosessi. Piirrä tämä mekanismi uudelleen ja merkitse kussakin kahdessa vaiheessa sekä nukleofiili että elektrofiili (eli neljä merkkiä). Nimeä nämä kaksi alkeisvaihetta.
Tehtävä EA1.2.
Piirrä reaktion etenemiskaavio 2-metyylipropeenin reaktiolle bromivetybromidin kanssa.
Tehtävä EA1.3.
Arvioi nopeuslaki 2-metyylipropeenin reaktiolle bromivedyn kanssa.
Alkeneenin hydraus
Vettä voidaan lisätä alkeeniin happaman katalyytin läsnäollessa, jolloin syntyy alkoholia.
Vesi ei ole tarpeeksi vahva elektrofiili, jotta H+ voisi lisätä H+:n suoraan alkeeniin, mutta H3O+ on. H3O+ muodostuu. kun rikkihappo dissosioituu veteen:
Alkueeni reagoi sitten H3O+:n kanssa elektrofiilisen addition alkeisvaiheessa. Syntyvä karbokationi on reaktiivinen, ja vesi reagoi sitten helposti nukleofiilinä koordinaatiovaiheen suorittamiseksi. Viimeinen happo-emäsvaihe, jossa H3O+-katalyytti regeneroidaan, tuottaa alkoholituotteen.
Khan Academy video alkeenien hydrataatiosta:
