ปฏิกิริยาการเติมแบบอิเล็กโทรฟิลิก
ปฏิกิริยาการเติมแบบอิเล็กโทรฟิลิกจะเปลี่ยนพันธะไพของแอลคีนหรือแอลไคน์ให้เป็นพันธะซิกมาใหม่สองพันธะ โดยมีอิเล็กโทรไฟล์เป็นตัวเริ่มต้นการเข้าทำปฏิกิริยากับพันธะคู่ที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่น
Definition
ปฏิกิริยาการเติมแบบอิเล็กโทรฟิลิกคือปฏิกิริยาที่อิเล็กโทรไฟล์เข้าเติมที่พันธะคู่หรือพันธะสามระหว่างคาร์บอน ทำให้เกิดสารมัธยันตร์ที่เป็นแคตไอออน ซึ่งจะถูกจับโดยนิวคลีโอไฟล์เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่อิ่มตัวหรืออิ่มตัวน้อยลง
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการเติมไฮโดรเจนเฮไลด์ น้ำ (ไฮเดรชัน) และแฮโลเจนเข้ากับแอลคีนและแอลไคน์; การเลือกตำแหน่งการเกิดปฏิกิริยาแบบมาร์คอฟนิคอฟและแอนติมาร์คอฟนิคอฟ; สารมัธยันตร์ไซคลิกแฮโลเนียมไอออนและผลทางสเตอริโอเคมี; และการจัดเรียงตัวใหม่ของคาร์โบแคตไอออน
Core questions
- เหตุใดพันธะไพของแอลคีนจึงมีพฤติกรรมเป็นนิวคลีโอไฟล์ต่ออิเล็กโทรไฟล์?
- อะไรคือพื้นฐานของกฎของมาร์คอฟนิคอฟและเมื่อใดที่กฎนี้กลับกัน?
- ไอออนแฮโลเนียมแบบสะพานบังคับให้เกิดสเตอริโอเคมีแบบแอนติได้อย่างไร?
Key theories
- กฎของมาร์คอฟนิคอฟ
- ในการเติมอิเล็กโทรไฟล์แบบโปรติกเข้ากับแอลคีนที่ไม่สมมาตร โปรตอนจะเติมเข้ากับคาร์บอนที่มีไฮโดรเจนมากกว่า เพื่อให้เกิดคาร์โบแคตไอออนที่เสถียรกว่า ซึ่งจะนำนิวคลีโอไฟล์ไปยังคาร์บอนที่มีหมู่แทนที่มากกว่า
- สารมัธยันตร์แฮโลเนียมไอออน
- การเติมแฮโลเจนเกิดขึ้นผ่านไอออนแฮโลเนียมแบบไซคลิกสามสมาชิก ซึ่งจะปิดกั้นด้านหนึ่งของแอลคีน ทำให้เกิดการเติมแบบแอนติของนิวคลีโอไฟล์
Mechanisms
ระบบไพที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่นจะเข้าทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไฟล์เพื่อสร้างคาร์โบแคตไอออนหรือแคตไอออนแบบสะพานในขั้นตอนกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยา การเลือกตำแหน่งการเกิดปฏิกิริยาเป็นไปตามความเสถียรของคาร์โบแคตไอออน (มาร์คอฟนิคอฟ) ในขณะที่สารมัธยันตร์แบบสะพานจะบังคับให้เกิดสเตอริโอเคมีแบบแอนติ สารมัธยันตร์คาร์โบแคตไอออนอาจเกิดการเคลื่อนที่ของไฮไดรด์หรือแอลคิลไปยังแคตไอออนที่เสถียรกว่าก่อนที่จะเกิดผลิตภัณฑ์
Clinical relevance
ปฏิกิริยาการเติมแบบอิเล็กโทรฟิลิกเป็นกลไกสำคัญในการสร้างหมู่ฟังก์ชันบนโครงสร้างที่ไม่อิ่มตัวในการสังเคราะห์สาร รวมถึงการผลิตยา โพลิเมอร์ และสารเคมีเกษตรที่ได้จากปิโตรเคมีแอลคีน
History
มาร์คอฟนิคอฟได้กำหนดกฎการวางแนวเชิงประจักษ์ของเขาในปี 1870; การให้เหตุผลโดยใช้คาร์โบแคตไอออนเกิดขึ้นพร้อมกับทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ของปฏิกิริยาในศตวรรษที่ยี่สิบ และงานวิจัยของโอลาห์ในภายหลังเกี่ยวกับคาร์โบแคตไอออนที่เสถียรได้ยืนยันสารมัธยันตร์แคตไอออนที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาการเติมเหล่านี้
Key figures
- Vladimir Markovnikov
- Christopher Kelk Ingold
- George A. Olah
Related topics
Seminal works
- careysundberg2007a
Frequently asked questions
- เหตุใดจึงสังเกตเห็นการเติมแบบแอนติมาร์คอฟนิคอฟเมื่อใช้ HBr และเปอร์ออกไซด์?
- เมื่อมีเปอร์ออกไซด์ การเติม HBr จะเปลี่ยนไปเป็นกลไกแบบลูกโซ่ของอนุมูลอิสระ ซึ่งอะตอมของโบรมีนจะเติมเข้าก่อนเพื่อให้ได้อนุมูลคาร์บอนที่เสถียรกว่า ซึ่งเป็นการกลับทิศทางการเลือกตำแหน่งการเกิดปฏิกิริยาที่เห็นได้ชัดเจน
- เหตุใดโบรมีนจึงเติมแบบแอนติข้ามพันธะคู่?
- สารมัธยันตร์โบรโมเนียมไอออนแบบไซคลิกจะป้องกันด้านหนึ่งของพันธะคู่เดิม ดังนั้นนิวคลีโอไฟล์จึงต้องเข้าทำปฏิกิริยาจากด้านตรงข้าม ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์การเติมแบบแอนติ (ทรานส์)