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馬爾科夫尼科夫規則
編輯在有機化學中,馬爾科夫尼科夫規則或馬可尼科夫規則描述了一些加成反應的結果。 該規則由俄羅斯化學家弗拉基米爾·馬爾科夫尼科夫 (Vladimir Markovnikov) 于 1870 年制定。
解釋
編輯該規則指出,通過向不對稱烯烴中添加質子酸 HX 或其他極性試劑,酸性氫 (H) 或電正性部分連接到具有更多氫取代基的碳上,而鹵化物 (X) 基團或電負性部分 與具有更多烷基取代基的碳相連。 這與 Markovnikov 的原始定義形成對比,其中規定 X 分量添加到氫原子最少的碳上,而氫原子添加到氫原子數最多的碳上。
當烯烴在加成反應中與水反應形成涉及碳陽離子形成的醇時,情況也是如此。 羥基 (OH) 與具有更多碳-碳鍵的碳鍵結合,而氫鍵與雙鍵另一端的碳鍵結合,具有更多的碳-氫鍵。
Markovnikov 規則的化學基礎是在加成過程中形成最穩定的碳陽離子。 將氫離子加到烯烴中的一個碳原子上會在另一個碳原子上產生正電荷,從而形成碳陽離子中間體。 由于感應和超共軛作用,碳陽離子被取代的越多,它就越穩定。 加成反應的主要產物是由更穩定的中間體形成的產物。 因此,將 HX(其中 X 是比 H 更具電負性的原子)加成到烯烴的主要產物在取代較少的位置具有氫原子,而 X 在取代較多的位置。 但另一個取代度較低、穩定性較差的碳陽離子仍會在一定濃度下形成,并繼續成為與 X 的相反共軛連接的次要產物。
反馬爾可夫尼科夫反應
編輯也稱為 Kharasch 效應(以 Morris S. Kharasch 命名),這些不涉及碳正離子中間體的反應可能通過其他機制發生反應,這些機制具有不受馬爾科夫尼科夫規則支配的區域選擇性,例如自由基加成。 這種反應被稱為反馬爾可夫尼科夫反應,因為鹵素加到取代較少的碳上,與馬爾可夫尼科夫反應相反。
可以使用在過氧化苯甲酰或過氧化氫存在下向異丁烯中加入溴化氫來說明反馬爾可夫尼科夫規則。 HBr 與取代烯烴的反應是自由基加成研究的原型。 早期的化學家發現,馬爾可夫尼科夫反應產物與反馬爾可夫尼科夫反應產物的比例變化的原因是由于過氧化物等自由基電離物質的意外存在。 解釋是過氧化物中的O-O鍵相對較弱。 借助光、熱,有時甚至僅靠自身作用,O-O 鍵可以分裂形成 2 個自由基。 然后自由基可以與 HBr 相互作用產生 Br 自由基,然后與雙鍵反應。 由于溴原子相對較大,它更可能遇到最少取代的碳并與之反應,因為這種相互作用在碳和溴自由基之間產生較少的靜態相互作用。 此外,與帶正電的物質類似,當未成對電子處于更多取代位置時,自由基物質最穩定。 自由基中間體通過超共軛穩定。 在更多取代的位置,更多的碳氫鍵與自由基的缺電子分子軌道對齊。 這意味著存在更大的超共軛效應,因此該位置更有利。 在這種情況下,末端碳是產生初級加成產物而不是次級加成產物的反應物。
Hamilton 和 Nicewicz 描述了一種新的反馬爾可夫尼科夫加成方法,他們利用芳香族分子和來自低能二極管的光能將烯烴轉化為陽離子自由基。
反馬爾可夫尼科夫行為擴展到比添加到烯烴更多的化學反應。
在苯乙炔通過金催化產生苯乙酮的水合作用中觀察到反馬爾可夫尼科夫行為; 盡管使用特殊的釕催化劑,它提供了另一種區域異構體 2-苯乙醛:
反馬爾可夫尼科夫行為也可以在某些重排反應中表現出來。 在下圖的對映體 1 處,氯化鈦 (IV) 催化的正式親核取代反應中,會形成兩種產物 – 2a 和 2b 由于目標分子中的兩個手性中心,攜帶氯的碳和攜帶甲基和 乙酰氧基乙基,將形成四種不同的化合物:1R,2R-(繪制為 2b) 1R,2S- 1S,2R-(繪制為 2a)和 1S,2S- 。
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