Ο κανόνας του Markovnikov και το φαινόμενο υπεροξειδίου

Εισαγωγή

Στον τομέα της Χημείας, ο Κανόνας του Markovnikov είναι ένα από τα σημαντικά θέματα και τα βασικά στοιχεία της οργανικής χημείας. Αυτός είναι ένας κανόνας που δείχνει το αποτέλεσμα ορισμένων πρόσθετων αντιδράσεων. Αυτόν τον κανόνα έδωσε και δήλωσε ένας Ρώσος Επιστήμονας, ο Βλαντιμίρ Μαρκόβνικοφ.

Ο κανόνας του Markovnikov δηλώνει το άθροισμα ενός πρωτικού οξέος ή οποιουδήποτε άλλου αντιδραστηρίου που είναι πολικό προς ένα αλκένιο, το οποίο είναι ασύμμετρης φύσης. Με απλά λόγια, ο κανόνας του Markovnikov είναι μια εμπειρική μέθοδος που χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη της ενεργού επιλεκτικότητας των διεργασιών ηλεκτροφιλικής προσθήκης αλκενίου και αλκινίου. Ισχυρίζεται ότι κατά την υδροαλογόνωση ενός ασύμμετρου αλκενίου, ένα άτομο υδρογόνου στο υδραλογόνο δημιουργεί έναν δεσμό με το διπλά δεσμευμένο άτομο άνθρακα στο αλκένιο που έχει τα περισσότερα άτομα υδρογόνου.

Κανόνας του Markovnikov

Ο κανόνας του Markovnikov δηλώνει ότι κατά τη διαδικασία προσθήκης ενός αντιδραστηρίου σε ένα ασύμμετρο αλκένιο, το αρνητικό μέρος του προστιθέμενου αντιδραστηρίου κινείται προς τον άνθρακα που φέρει τον διπλό δεσμό και που έχει τον μικρότερο αριθμό ατόμων υδρογόνου (Η) (λαμβάνοντας υπόψη ότι το αλογονίδιο θα επιτεθεί στον λιγότερο ηλεκτροθετικό άνθρακα).

Με απλά λόγια, εκτός από υδραλογόνο στον άνθρακα με διπλούς δεσμούς ενός αλκενίου, το άτομο υδρογόνου συνδέεται με το άτομο άνθρακα του διπλού δεσμού που περιέχει ήδη μεγαλύτερο αριθμό υδρογόνων (λαμβάνοντας υπόψη ότι το υδρογόνο θα επιτεθεί μόνο σε περισσότερο ηλεκτροθετικό άτομο άνθρακα).

Λειτουργία του κανόνα του Markovnikov

Για να κατανοήσουμε πλήρως τη λειτουργία του κανόνα του Markovnikov, πρέπει να εξετάσουμε την αντίδραση της προσθήκης υδροβρωμικού οξέος και προπανίου για να κατανοήσουμε περαιτέρω αυτή τη διαδικασία. Ο μηχανισμός του κανόνα του Markovnikov μπορεί να αναλυθεί σε δύο βήματα, τα οποία δίνονται παρακάτω.

Βήμα 1 – Το αλκένιο αποκτά ένα πρωτόνιο και στη συνέχεια δίνει πιο σταθερό καρβοκατιόν.

Βήμα 2 - Το καρβοκατιόν δέχεται τώρα επίθεση από το πυρηνόφιλο ενός γνωστού ιόντος αλογονιδίου.

Το αλκυλαλογονίδιο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης. Επειδή ευνοείται ο σχηματισμός ενός σταθερού καρβοκατιόντος, το κύριο προϊόν αυτής της αντίδρασης είναι το 2-βρωμοπροπάνιο.

Ο κανόνας του Markovnikov δημιουργήθηκε ρητά για χρήση στην αντίδραση της προσθήκης ορισμένων υδραλογονιδίων με τα γνωστά ειδικά αλκένια. Με βάση την περιοχή επιλεκτικότητας της αντίδρασης, το αντίθετο των πρόσθετων αντιδράσεων «Markovnikov» μπορεί να οριστεί ως anti-Markovnikov.

Επίδραση υπεροξειδίου/Κανόνας κατά του Μαρκόβνικοφ

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι ένα άχρωμο υγρό σε θερμοκρασία δωματίου με πικρή γεύση.

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι διαθέσιμο σε πολλά νοικοκυριά σε (3%-9%)  χαμηλές συγκεντρώσεις για ιατρικούς σκοπούς και ως χλωρίνη μαλλιών και ρούχων. Στα χημικά εργοστάσια, το υπεροξείδιο του υδρογόνου σε υψηλότερη συγκέντρωση χρησιμοποιείται για τη λεύκανση υφασμάτων και χαρτιών, που χρησιμοποιούνται ως καύσιμα πυραύλων και για την παραγωγή οργανικών χημικών ουσιών και αφρώδους καουτσούκ.

Όταν ένα αντιδραστήριο αντιδρά με ένα ασύμμετρο αλκένιο παρουσία υπεροξειδίου, πρέπει να γίνει μια προσθήκη ενάντια στον κανόνα του Markovnikov. το αρνητικό μέρος του αντιδραστηρίου προστίθεται επίσης σε αυτόν τον συγκεκριμένο διπλό δεσμό άνθρακα ή άνθρακα-άνθρακα που φέρει αρκετούς αριθμούς ατόμων υδρογόνου. Αυτό ονομάζεται φαινόμενο υπεροξειδίου ή κανόνας αντι-Markovnikov.

Για παράδειγμα, όταν το ισοβουτυλένιο πρόκειται να υποβληθεί σε επεξεργασία με HBr παρουσία υπεροξειδίου, λαμβάνει χώρα προσθήκη για να σχηματιστεί ισοβουτυλοβρωμίδιο (1-βρωμο-2-μεθυλοπροπάνιο).

Η προσθήκη HBr στο προπένιο με την παρουσία του υπεροξειδίου δεν εμφανίζεται ως ο κανόνας του Markovnikov ως φαινόμενο υπεροξειδίου ή φαινόμενο kharash.

Είναι μια αντίδραση προσθήκης ελεύθερων ριζών και προχωρά μέσω πιο σταθερών ριζών χωρίς άνθρακα.

Μηχανισμός της επίδρασης του υπεροξειδίου

Τα αλογονίδια του υδρογόνου (υδροβρωμιούχο, υδροχλώριο, και ούτω καθεξής) αντιδρούν τυπικά με τα αλκένια μέσω της διαδικασίας ηλεκτροφιλικής προσθήκης. Ωστόσο, προστίθεται υδροβρώμιο με διαφορετική μέθοδο με οργανικά υπεροξείδια.

Παραδείγματα του κανόνα προσθήκης του Markovnikov

Όταν οι υδρογονάνθρακες εκτίθενται σε ορισμένα υδατικά οξέα (κοινώς θειικό οξύ), η επακόλουθη διαδικασία ηλεκτροφιλικής προσθήκης παράγει αλκοόλη. Ο κανόνας του Markovnikov μπορεί να προβλέψει τη δραστηριότητα και την επιλεκτικότητα τέτοιων αντιδράσεων. Ως αποτέλεσμα, αυτές οι αντιδράσεις είναι γνωστές ως αντιδράσεις Markovnikov. Το ιόν Η+ λειτουργεί ως ηλεκτρόφιλο στην ενυδάτωση των αλκενίων, επιτίθεται στο αλκένιο για να παράγει σχηματισμό άνθρακα. Μετά την πυρηνόφιλη επίθεση από το σχηματισμό άνθρακα από μόρια νερού, σχηματίζεται ένα ιόν οξυγόνου-αμμωνίου, γεγονός που καθιστά εξαιρετικά δύσκολη την παροχή του απαραίτητου αλκοολικού προϊόντος.

Όταν ένας υδρογονάνθρακας υποβάλλεται σε επεξεργασία με βοράνιο (ΒΗ3) σε αέριο υδρογόνο ή υδροξείδιο του νατρίου, το αποτέλεσμα είναι αλκοόλη. Το άτομο του βορίου λειτουργεί ως ηλεκτρόφιλο σε αυτή τη διαδικασία ηλεκτρόφιλης προσθήκης. Αυτή η απάντηση δεν ακολουθεί τον κανόνα του Markovnikov και χαρακτηρίζεται ως αντίδραση κατά του Markovnikov.

Συμπέρασμα

Η μελέτη του κανόνα του Markovnikov και του υπεροξειδίου διευκολύνει ένα άτομο να μάθει πώς δρουν και συμπεριφέρονται διάφοροι υδρογονάνθρακες στη φύση.

Με τη μελέτη της ενότητας, γνωρίζουμε ότι η προσθήκη υδραλογόνου στον διπλό δεσμό άνθρακα σε άνθρακα ενός αλκενίου, το άτομο υδρογόνου συνδέεται με το άτομο άνθρακα του διπλού δεσμού που περιέχει ήδη μεγαλύτερο αριθμό υδρογόνων (διατηρώντας Σημειώστε ότι το υδρογόνο θα επιτεθεί μόνο σε ένα πιο ηλεκτροθετικό άτομο άνθρακα).

Ο κανόνας του Markovnikov λειτουργεί σε δύο περιοδικά βήματα που συμβαίνουν το ένα μετά το άλλο.

Σχετικές σελίδες

Ειδοποιήσεις JEE	Υλικό μελέτης JEE
Διαφορά μεταξύ JEE	Σημαντικές φόρμουλες JEE
Συμβουλές για τις εξετάσεις JEE	Πλήρες φόρμες JEE
Μέσες τετραγωνικές ταχύτητες ρίζας	Τύπος ακτινωτών και γωνιακών κόμβων
Μαγνητικές ιδιότητες των στοιχείων d-Block	Περιορισμοί της θεωρίας του Arrhenius
Η εξίσωση Nernst και οι εφαρμογές της	Θεωρίες γαλακτωματοποίησης