Механизм реакций присоединения алкенов

Қосылу реакциясының механизмі

Addition mechanism

Механизм реакции присоединения

Оқыту мақсаттары:

Learning Objectives :

• understand the terms ‘electrophile’ and ‘nucleophile’ and be able to classify reagents
• understand the mechanism of electrophilic addition, know some examples and be able to apply the mechanism to new cases

Активити:

I HAVE A LONE PAIR WHICH I CAN USE TO FORM A NEW BOND.

I ATTACK ELECTRON DEFICIENT AREAS (those with a + or  )

I HAVE A + CHARGE or a  CHARGE . I ATTACK ELECTRON RICH AREAS SUCH AS C=C DOUBLE BONDS.

FREE RADICAL

I HAVE AN UNPAIRED ELECTRON WHICH I WANT TO PAIR UP. I AM VERY REACTIVE AND DON’T MIND WHERE I ATTACK… WATCH OUT!

NUCLEOPHILE

ELECTROPHILE

MEET THE ATTACKERS

ВСТРЕЧА атакующих

Press the space bar

MEET THE ATTACKERS

I AM A NUCLEOPHILE

I HAVE A LONE PAIR WHICH I CAN USE TO FORM A NEW BOND.

I ATTACK ELECTRON DEFICIENT AREAS (those with a + or  )

MEET THE ATTACKERS

Press the space bar

MEET THE ATTACKERS

I AM AN ELECTROPHILE

I HAVE A + CHARGE or a  CHARGE . I ATTACK ELECTRON RICH AREAS SUCH AS C=C DOUBLE BONDS.

MEET THE ATTACKERS

Press the space bar

MEET THE ATTACKERS

AND I AM A FREE RADICAL

I HAVE AN UNPAIRED ELECTRON WHICH I WANT TO PAIR UP. I AM VERY REACTIVE AND DON’T MIND WHERE I ATTACK… WATCH OUT!

Нуклеофил

• Перевод: ядро любящий

• Химическое значение: Реагирует с положительными зарядами (или частично положительные) атомов

(электрофилы: электронно-любящий)

• Знание: Нуклеофильные атомы –это те атомы у которых есть либо одинокие пары или пи связи, которые могут быть использованы для формирования новых связей в электрофилами

К нуклеофилам относятся отрицательно заряженные  ионы  , нейтральные молекулы , обладающие свободной  парой   электронов  

Электрофил

• Перевод: Электронно-любящий

• Химическая значение: Реагирует с источниками

электронов (нуклеофилы: ядро любящий)

• Технические характеристики: Электрофильные реагенты, или электрофилы, при образовании новой связи служат акцепторами пары электронов и вытесняют уходящую группу в виде положительно заряженной частицы. К электрофилам относятся положительно заряженные ионы (нейтральные молекулы с электронным дефицитом, например , и сильно поляризованные молекулы

Механизмы реакций в органической химии

По типу разрыва химической связи органические реакции подразделяют на радикальные и ионные .

При радикальных реакциях происходит гомолитический разрыв общей электронной пары, образующей связь. При этом образуются свободные радикалы, имеющие неспаренный электрон.

В ионных реакциях происходит гетеролитический разрыв связи. Образуются две частицы: нуклеофил (-) и электрофил (+).

Механизмы реакций в органической химии

В каждой органической реакции различают: объект воздействия и реагент .

Реагент – вещество, действующее на объект и вызывающее в нём изменение химических связей.

Реагенты подразделяют на: радикальные, электрофильные и нуклеофильные.

Activity

WHAT ATTACKS ALKENES?

WHAT ATTACKS ALKENES?

ALKENES ARE MUCH MORE REACTIVE THAN ALKANES

Алкены - более реактивные чем АЛКАНЫ

ALKENES CONTAIN A C=C BOND

There will be twice as many electrons between the carbon atoms as there are in a single bond

В алкенах в два раза больше электронов между атомами углерода, чем одинарная связь

C=C bond is double – an electron rich area

Связи С = С двойной - богатая область электронами

Bonds are non-polar - no electron deficient areas

Связи неполярны - отсутствуют электронодефицитные зоны

ELECTROPHILIC ADDITION

CHEMICAL PROPERTIES OF ALKENES

ELECTROPHILIC ADDITION MECHANISM

The main reaction of alkenes is addition

Because of the extra electron density in a C=C double bond, alkenes are attacked by species which ‘like’ electrons.

These species are called electrophiles ; they

possess a positive or partial positive charge

somewhere in their structure.

Examples include... hydrogen halides

concentrated H 2 SO 4

Химические свойства алкенов Электрофильный механизм присоединения

Основной реакцией алкенов является присоединение . Дополнительная электронная плотность в двойной связиС = С, алкены подвергаются нападению электронов

Это- электрофилы ; они обладают положительным или частично положительным зарядом в своей структуре Примеры включают ... галогениды водорода концентрированная H2SO4

CHEMICAL PROPERTIES OF ALKENES

ELECTROPHILIC ADDITION MECHANISM

The electrophile, having some positive character, is attracted to the alkene.

The electrons in the pi bond come out to form a bond to the positive end.

Because hydrogen can only have two electrons in its orbital, its other bond breaks heterolytically. The H attaches to one of the carbon atoms .

A carbocation is formed. The species that left now has a lone pair.

It acts as nucleophile and attacks the carbocation using its lone pair to form a covalent bond. Overall, there is ADDITION

Химические свойства алкенов Электрофильный механизм присоединения

Электрофил, имеющий некоторый положительный характер, притягивается к алкеном. Электроны с пи-связью выходят с образованием связи к положительному концу. Поскольку водород может иметь только два электрона в его орбитале, другая его связь разрушается гетеролитически. Атом водорода H прикрепляется к одному из атомов углерода,и формируется карбокатион. А оставщая частица ,теперь имеет отдельную электронную пару. Он действует как нуклеофил и атакует карбокатион, используя его неподеленной пары с образованием ковалентной связи. В целом идет ПРИСОЕДИНЕНИЕ

CHEMICAL PROPERTIES OF ALKENES

ELECTROPHILIC ADDITION OF HYDROGEN BROMIDE

ANIMATED MECHANISM

CH 2 BrCH 2 Br(l) 1,2 - dibromoethane Mechanism It is surprising that bromine should act as an electrophile as it is non-polar ." width="640"

CHEMICAL PROPERTIES OF ALKENES

ELECTROPHILIC ADDITION OF BROMINE

Reagent Bromine. (Neat liquid or dissolved in tetrachloromethane, CCl 4 )

Condition Room temperature. No catalyst or UV light required!

Equation C 2 H 4 (g) + Br 2 (l) —— CH 2 BrCH 2 Br(l) 1,2 - dibromoethane

Mechanism

It is surprising that bromine

should act as an electrophile

as it is non-polar .

C 2 H 5 Br(l) bromoethane Mechanism Step 1 As the HBr nears the alkene, one of the carbon-carbon bonds breaks The pair of electrons attaches to the slightly positive H end of H-Br. The HBr bond breaks to form a bromide ion. A carbocation (positively charged carbon species) is formed. Step 2 The bromide ion behaves as a nucleophile and attacks the carbocation. Overall there has been addition of HBr across the double bond." width="640"

CHEMICAL PROPERTIES OF ALKENES

ELECTROPHILIC ADDITION MECHANISM

Reagent Hydrogen bromide... it is electrophilic as the H is slightly positive

Condition Room temperature.

Equation C 2 H 4 (g) + HBr(g) ——— C 2 H 5 Br(l) bromoethane

Mechanism

Step 1 As the HBr nears the alkene, one of the carbon-carbon bonds breaks

The pair of electrons attaches to the slightly positive H end of H-Br.

The HBr bond breaks to form a bromide ion.

A carbocation (positively charged carbon species) is formed.

Step 2 The bromide ion behaves as a nucleophile and attacks the carbocation.

Overall there has been addition of HBr across the double bond.

C 2 H 5 OSO 2 OH(aq) ethyl hydrogensulphate Hydrolysis the product can be converted to ethanol by boiling with water. C 2 H 5 OSO 2 OH(aq) + H 2 O(l) —— H 2 SO 4 (aq) + C 2 H 5 OH(l) Industrial method(s) Phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and steam are used - see later Ethanol can also be made by FERMENTATION" width="640"

CHEMICAL PROPERTIES OF ALKENES

ELECTROPHILIC ADDITION OF SULPHURIC ACID

Reagent Concentrated sulphuric acid (85%)

Conditions 0°C

Equation C 2 H 4 (g) + H 2 SO 4 (conc) —— C 2 H 5 OSO 2 OH(aq)

ethyl hydrogensulphate

Hydrolysis the product can be converted to ethanol by boiling with water.

C 2 H 5 OSO 2 OH(aq) + H 2 O(l) —— H 2 SO 4 (aq) + C 2 H 5 OH(l)

Industrial method(s) Phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and steam are used - see later

Ethanol can also be made by FERMENTATION

Activity :

Напишите механизм реакции этена с серной кислотой