Ни хлороводород, ни йодоводород не способны к свободнорадикальному присоединению. В случае хлороводорода процесс энергетически невыгоден на стадии роста цепи:
DH = +21 кДж/моль |
Взаимодействие с йодоводородом невозможно из-за эндотермичности реакции присоединения атома иода к алкену по двойной связи:
DH = +29 кДж/моль |
Присоединение серной кислоты
Алкены реагируют на холоду с концентрированной серной кислотой с образованием кислых алкилсульфатов:
Газообразный алкен пропускают в кислоту, жидкий алкен перемешивают с кислотой.
Присоединение происходит в соответствии с уже рассмотренным механизмом электрофильного присоединения. На первой стадии образуется карбокатион.
Этот карбокатион атакуется нуклеофилом - –OSO3H
Если раствор кислого алкилсульфата в серной кислоте разбавить водой и нагреть, то образуется спирт.
Свойство алкенов растворяться в холодной концентрированной серной кислоте с образованием кислых сульфатов используется при очистке от них других соединений: алканов, алкилгалогенидов, которые не растворяются в серной кислоте.
Гидратация алкенов. Присоединение спиртов
Вода присоединяется к алкенам в присутствии каталитического количества кислоты с образованием спиртов в соответствии с уже рассмотренным механизмом электрофильного присоединения.
Реакция начинается с присоединения протона (электрофила) к алкену:
Образующийся при этом карбокатион реагирует с водой (нуклеофилом) и даёт протонированный спирт, который далее отщепляет протон:
Присоединение воды происходит по правилу Марковникова, вот почему этим методом первичные (кроме этилового) спирты получить нельзя. Такая прямая гидратация - наиболее простой и дешевый способ получения спиртов.
Присоединение спиртов к алкенам протекает так же, как и гидратация алкенов, с той лишь разницей, что нуклеофилом в этой реакции является спирт.
Гидроборирование алкенов
Боран BH3 легко присоединяется к алкенам, образуя триалкилборан. Использование формулы борана BH3 вместо формулы диборана B2H6 (именно в виде такого соединения существует боран) вполне корректно, т.к. в растворителях, представляющих собой основание Льюиса, диборан существует в виде донорно-акцепторного комплекса (ДАК):
В случае несимметричного алкена бор присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при двойной связи.
Атом бора, имеющий только шесть электронов, атакует углерод, при этом p-электроны двойной связи смещаются к атому бора.
Направление присоединения объясняется большей устойчивостью переходного состояния (ПС1) по сравнению с переходным состоянием (ПС2):
В отличие от электрофильного присоединения реакция не протекает через стадию образования карбониевого иона. Основной движущей силой реакции является присоединение бора к углероду: в переходном состоянии связь C–B образуется легко и раньше, чем связь C–H, поэтому на атоме углерода должен возникнуть некоторый положительный заряд, который в ПС1 распределен в большей степени, чем в ПС2. По мере того, как атом углерода теряет p-электроны и становится электронодефицитным, он начинает присоединять ион водорода с парой электронов, связанный с бором. Бор отдает этот водород с парой электронов, поскольку сам приобретает p-электроны алкена.
Алкилбораны при окислении гидропероксидом в присутствии щелочи превращаются в спирты, которые нельзя получить реакцией гидратации алкенов.
Алкилирование алкенов
Присоединение насыщенного углеводорода к алкену называется алкилированием и используется в нефтехимической промышленности. Наибольшее значение имеет присоединение изобутана к изобутену в присутствии минеральных кислот, приводящее к 2,2,4-триметилпентану – изооктану.
Первая стадия - такая же, как и во всех реакциях электрофильного присоединения. Электрофил (протон) присоединяется в соответствии с правилом Марковникова с образованием трет-бутил-катиона (I).
Образующийся карбокатион (I) аналогичным образом атакует вторую молекулу алкена с образованием нового карбокатиона (II).
Карбокатион (II) может взаимодействовать с изобутаном, имеющим третичный атом водорода: карбокатион (II) вырывает третичный водород с его парой электронов - гидрид-ион, при этом образуется карбокатион (I) и изооктан.
Следовательно, механизм алкилирования изобутена изобутаном состоит в следующем: сначала происходит димеризаця изобутена под действием серной кислоты как катализатора, после чего карбокатион (II) вступает в реакцию переноса гидрид-иона с изобутаном.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 271.