Какие реакции протекают по правилу Марковникова

Правило Марковникова В.В. — в чем суть гипотезы

Русский ученый Владимир Васильевич Марковников (1837–1904) в 1869 году установил закономерность, известную как «правило Марковникова»: когда алкены вступают в реакцию с различными соединениями вида Н — Х, где Х — это Cl, Br, ОН, OR и т. д., водород присоединяется к тому атому углерода при двойной связи, с которым связано больше атомов водорода.

Правило Марковникова объясняется механизмом реакции: из двух карбокатионов, которые могут образоваться на первой стадии процесса, вторичного \(СН_3\;-\;СН^+\;-\;СН_3\;\) и первичного \(СН_3\;-\;СН_2\;-\;СН_2^+\;\), наиболее устойчивым будет вторичный, который получается в динамическом состоянии. Это вызвано тем, что в нем в частичной компенсации положительного заряда участвуют две алкильные группы, а не одна.

Заместители отдают атому углерода свои электроны — так проявляется индукционный эффект. Электронная плотность сдвигается в сторону крайнего ненасыщенного атома углерода. Таким образом, когда статический и динамический факторы действуют в противоположном направлении, решающее влияние оказывает динамический фактор, а статический скажется только на скорости реакции.

Во времена Марковникова механизм реакции еще не был известен в таких подробностях. Химик XIX века не знал таких понятий, как карбокатионы и электрофилы. Существует современная формулировка правила, которая звучит так: электрофильное присоединение к двойной связи происходит путем образования максимально устойчивого карбокатиона.

Формулировка Марковникова является гипотезой, которую он технически не мог доказать. Она требует запоминать исключения. Несмотря на это, в школах и вузах правило Марковникова все же преподают.

Формулировка простыми словами

В реакциях присоединения протонных кислот и воды к несимметричным алкенам атомы водорода присоединяются к более гидрированному атому углерода, т. е. к тому, при котором находится больше атомов водорода.

Значимость правила Марковникова в органической химии

Алкены очень важны для препаративной химии. Ученые, изучающие их реакции, получили несколько Нобелевских премий. Правило Марковникова позволяет вычислить возможность селективного получения конкретного изомера. Зная общую схему и исключения из нее, можно определить, по какому типу будет протекать химическая реакция.

В каких случаях реакции присоединения идут против правила Марковникова

При наличии в алкене электроноакцепторного заместителя более стабильным оказывается первичный карбокатион, и правило Марковникова не выполняется. Это так называемое антимарковниковское присоединение.

В присутствии кислорода или перекисей галогеноводороды реагируют с нарушением правила Марковникова: алкены присоединяют их по радикальному, а не ионному механизму.

Реакция катализируется пероксидами, но добавлять их извне не нужно, так как в присутствии кислорода алкены окисляются самостоятельно. При нагревании в газовой фазе у хлора и брома происходит взаимодействие с алкенами по радикальному механизму, не затрагивающему двойную связь. То же самое происходит и на свету. Впервые этот эффект был описан М. Карашем и потому известен, как эффект Караша или Хараша.

Примеры исключений

Пример антимарковниковского присоединения:

\(СF_3\;-\;СН\;=\;СН_2\;\;+\;HBr\;\rightarrow\;СF_3\;-\;СН_2\;-\;СН_2Br\)