Markownikoffs και επίδραση υπεροξειδίου

Markownikoffs και φαινόμενο υπεροξειδίου

Όλες οι χημικές ενώσεις χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, τις οργανικές και τις ανόργανες. Η ανόργανη χημεία ασχολείται με τις έννοιες των ανόργανων ενώσεων όπως τα μέταλλα, τα μέταλλα και τις οργανομεταλλικές ενώσεις και τη συμπεριφορά και τις ιδιότητές τους. Η οργανική χημεία συνδέεται με οτιδήποτε σχετίζεται με χημικές ενώσεις που περιέχουν άνθρακα. Αυτό περιλαμβάνει τη μελέτη των δομών, των ιδιοτήτων, των συνθέσεων, των αντιδράσεων και των παρασκευασμάτων αυτών των τύπων ενώσεων. Το υλικό της μελέτης σημειώνει τον κανόνα του Markownikoff και το φαινόμενο του υπεροξειδίου περιλαμβάνουν τους ακόρεστους υδρογονάνθρακες γνωστούς ως αλκένια και τους μηχανισμούς τους. Το φαινόμενο υπεροξειδίου είναι το αντίστροφο αποτέλεσμα του κανόνα του Markownikoff και περιλαμβάνει την προσθήκη υπεροξειδίου ως καταλύτη.

• Αλκάνια 

Τα αλκάνια ορίζονται ως ο απλούστερος τύπος οργανικών ενώσεων που αποτελούνται μόνο από άνθρακα και υδρογόνο. Είναι κορεσμένα και μπορούν να εκφραστούν με τον τύπο CnH2n+2, όπου το n μπορεί να αντιπροσωπεύει οποιονδήποτε αριθμό όπως 1,2,3 κ.λπ.

• Αλκένια

Τα αλκένια μπορούν να οριστούν ως ο τύπος υδρογονανθράκων που αποτελείται από διπλούς δεσμούς άνθρακα-άνθρακα (C=C) στο μόριό τους. Αυτές οι ενώσεις είναι ακόρεστες και περιέχουν δύο άτομα υδρογόνου λιγότερα από τα αλκάνια. Αντιπροσωπεύονται από τον γενικό τύπο CnH2n, όπου το n αντιπροσωπεύει τον αριθμό των ατόμων άνθρακα που υπάρχουν στο μόριο.

• Αλκύνια

Τα αλκίνια ορίζονται ως πολύ ακόρεστοι υδρογονάνθρακες που περιέχουν άτομα άνθρακα συνδεδεμένα μαζί με τριπλούς δεσμούς (C≡C) στο μόριό τους. Αντιπροσωπεύονται από τον γενικό τύπο CnH2n-2, όπου το n αντιπροσωπεύει τον αριθμό των ατόμων άνθρακα που υπάρχουν στο μόριο.

Κανόνας Markownikoff

Αυτός ο κανόνας θεωρείται ως ένας από τους πιο σημαντικούς ρόλους στη μελέτη της οργανικής χημείας. Βασίζεται σε πρόσθετες αντιδράσεις που περιλαμβάνουν τις ακόρεστες ενώσεις διπλού δεσμού γνωστές ως αλκένια. Αυτός ο κανόνας πλαισιώθηκε και προτάθηκε από τον Ρώσο χημικό Vladimir Markovnikov το 1869.

Δήλωση

Όταν ένα ασύμμετρο αντιδραστήριο προστίθεται σε ένα ασύμμετρο αλκένιο, το θετικό μέρος του αντιδραστηρίου συνδέεται με τον άνθρακα με διπλούς δεσμούς που φέρει τον μεγαλύτερο αριθμό ατόμων υδρογόνου.

Μηχανισμός

Κανόνας του Markownikoff μπορεί εύκολα να εξηγηθεί με έναν απλό μηχανισμό. Ας εξετάσουμε μια απλή αντίδραση, όπως την προσθήκη υδροβρωμιούχου (HBr) στο προπένιο.

Βήμα 1: Το HBr διασπάται για να παράγει ένα πρωτόνιο και ένα ιόν βρωμιδίου. Το πρωτόνιο είναι το ηλεκτρόφιλο και το βρωμιούχο ιόν είναι το πυρηνόφιλο.

H-Br → H + + Br –

Βήμα 2: Αυτό το πρωτόνιο επιτίθεται στον διπλό δεσμό για να σχηματίσει ένα πιο σταθερό ιόν άνθρακα.

CH 3 -CH=CH 2 + H + → CH 3 -CH + -CH 3 + CH 3 -CH 2 -CH 2 +

Βήμα 3 :Το ιόν βρωμιδίου προσβάλλει το πιο σταθερό δευτερογενές ιόν άνθρακα για να δώσει το κύριο προϊόν.

CH 3 -CH + -CH 3 + Br – → CH 3 -CHBr-CH 3

Βασικά χαρακτηριστικά που πρέπει να θυμάστε σχετικά με τον κανόνα του Markownikoff:

• Περιλαμβάνει την προσθήκη υδραλογονιδίων σε αλκένια
• Εμφανίζεται σε ασύμμετρα αλκένια
• Ακολουθούν όλες οι ηλεκτροφιλικές αντιδράσεις προσθήκης αρωματικών αλκενίων και αλκινίων
• Παράγει σταθερά καρβοκατιόντα ως το τελικό σημαντικό προϊόν
• Το βήμα πρωτονίωσης λειτουργεί ως το αρχικό βήμα καθορισμού του ρυθμού

Επίδραση υπεροξειδίου

Η επίδραση του υπεροξειδίου μπορεί επίσης να αναφέρεται ως ο κανόνας του Anti-Markovnikov. Αυτό βασίζεται στην ιδέα ενός μηχανισμού ελεύθερων ριζών αντί της ηλεκτρόφιλης προσθήκης. Το υπεροξείδιο απαιτείται ουσιαστικά ως καταλύτης που μπορεί να συμμετάσχει στη διάσπαση του HBr σε ελεύθερες ρίζες υδρογόνου και βρωμίου.

Τρία βήματα μπορούν να εξηγήσουν περαιτέρω τη διαδικασία της επίδρασης του υπεροξειδίου:

• Έναρξη
• Διάδοση
• Τερματισμός
  
  

• Έναρξη

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι συνήθως ασταθές και διασπάται εύκολα σε ελεύθερες ρίζες υδροξυλίου (ΟΗ) όταν εκτίθεται στο ηλιακό φως. Αυτές οι νεοσύστατες ελεύθερες ρίζες ΟΗ προσεγγίζουν και επιτίθενται στο HBr, οδηγώντας στο σχηματισμό ριζών υδρογόνου και βρωμίου. Οι ρίζες βρωμίου είναι πολύ σταθερές, ενώ οι ρίζες υδρογόνου λέγεται ότι είναι εξαιρετικά ασταθείς.

• Πολλαπλασιασμός

Αυτή η ρίζα βρωμίου προσβάλλει περαιτέρω ένα μόριο αλκενίου στη λιγότερο υποκατεστημένη περιοχή άνθρακα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια ρίζα άνθρακα, η οποία συμβαίνει να είναι εξαιρετικά σταθερή λόγω της υπερσύζευξης και της επαγωγής. Έτσι, η ελεύθερη ρίζα εγκαθίσταται στον περισσότερο υποκατεστημένο άνθρακα και το βρώμιο συνδέεται με τον λιγότερο υποκατεστημένο άνθρακα.

• Τερματισμός

Τα τελευταία βήματα περιλαμβάνουν το σχηματισμό ενός ολόκληρου μορίου από την προσθήκη ελεύθερων ριζών. Για παράδειγμα, μια ελεύθερη ρίζα χλωρίου αντιδρά με μια άλλη ελεύθερη ρίζα χλωρίου για να παράγει ένα πλήρες μόριο χλωρίου. Ομοίως, μια ελεύθερη ρίζα βρωμίου αντιδρά με μια άλλη ελεύθερη ρίζα βρωμίου για να παράγει ένα πλήρες μόριο βρωμίου.

Δήλωση

Οι αντιδράσεις προσθήκης αλκενίων ή αλκυνίων κατά τις οποίες το πρωτόνιο προστίθεται στο άτομο άνθρακα που περιέχει τον λιγότερο αριθμό ατόμων υδρογόνου που συνδέονται με αυτό.

Μηχανισμός

Το φαινόμενο υπεροξειδίου ακολουθεί έναν απλό μηχανισμό που μπορεί να εξηγηθεί με ένα κατάλληλο παράδειγμα.

Ας εξετάσουμε την αντίδραση του προπυλενίου με το HBr παρουσία υπεροξειδίου.

Βήμα 1 :Το υπεροξείδιο αρχικά διασπάται για να δώσει αλκοξυ ελεύθερες ρίζες.

R-O-O-R → 2R-O∙

Βήμα 2: Η ελεύθερη ρίζα αλκοξυ επιτίθεται στο HBr για να σχηματίσει ένα άτομο βρωμίου.

R-O∙ + H:Br → R-OH + Br∙

Βήμα 3: Το άτομο βρωμίου επιτίθεται στο προπυλένιο για να δώσει μια πρωτογενή ελεύθερη ρίζα και μια δευτερεύουσα ελεύθερη ρίζα.

Br∙ + CH 3 -CH-CH 2 → CH 3 -CHBr-CH 3 ή CH 3 -CH-CH 2 Αδελφός

Βήμα 4: Οι πιο σταθερές δευτερογενείς ελεύθερες ρίζες επιτίθενται στο μόριο HBr για να σχηματίσουν το προϊόν του αντι-Markovnikov μαζί με ένα άτομο βρωμίου.

Συμπέρασμα

Η οργανική χημεία βασίζεται σε διάφορες οργανικές πηγές που λαμβάνονται από φυτά και ζώα. Διάφορες τέτοιες οργανικές ενώσεις που λαμβάνονται είναι υδατάνθρακες, λίπη, έλαια, πρωτεΐνες κ.λπ., που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή. Οι διαδικασίες κατά τις οποίες άτομα ή ομάδες ατόμων προστίθενται σε άλλες χημικές ενώσεις που περιέχουν διπλούς και τριπλούς δεσμούς είναι γνωστές ως αντιδράσεις προσθήκης. Και οι δύο Κανόνας του Markownikoff και το φαινόμενο του υπεροξειδίου παίζουν σημαντικό ρόλο στη μελέτη της οργανικής χημείας και εξηγούν τη σταθερότητα των ιόντων άνθρακα.