Углеводороды (Алкены): Учебно-практическое пособие, страница 7

Правило Марковникова. Особый интерес представляет присоединение протонных кислот к несимметричным этиленовым соединеням. Первые обобщения про порядок присоединения галогеноводородов к алкенам принадлежат В.В.Марковникову. В случае несимметрично построенных олефинов водород предпочтительнее присоединяется к наиболее гидрогенизированному из ненасыщенных атомов углерода, галоген – к другому ненасыщенному углеродному атому (правило Марковникова):

 

            СН₃-СН=СН₂  + Н-Cl  ----®  СН₃-СН-СН₃

                                                       ½

                                                       Cl

  пропилен                                2-хлорпропан

Теперь известно, что присоединение галогеноводородов и других протонных кислот осуществляется по правилу Марковникова только в том случае, когда механизм присоединения гетеролитический (ионный).

Электронная интерпретация правила Марковникова базируется на том, что под влиянием электронных эффектов заместителей двойная связь в молекулах несимметричных алкенов поляризуется (статический фактор). Например, в молекуле пропилена под влиянием +I-индукционного эффекта, который проявляет метильная группа, атом углерода метиленовой группы имеет частичный отрицательный заряд d^-:

 

                                                    d+       d-

                                      Н₃С ® СН  = СН₂

Гидрогалогенирование пропилена осуществляется по вышеописанному механизму электрофильного присоединения в две стадии.

Такое направление присоединения  HHal обусловлено также образованием на промежуточной стадии втор-пропильного катиона, стабилизируется метильными группами и является более устойчивым, чем первичный пропильный катион       СН₃-СН₂-⁺СН₂ (динамический фактор).

              d+    d-                                                                       Hal^-

Н₃С®СН=СН₂  +  Н⁺ « Н₃С-СН=СН₂ « Н₃С-⁺СН-СН₃ ¾® СН₃-СН-СН₃

                                                        ­                                                      ½

                                                                      H⁺                                                    Hal

Таким образом, правило Марковникова в применении к полярным реакциям присоединения формулируется так: при гетеролитическом присоединении полярных молекул к алкенам положительная частичка реагента присоединяется к атому углерода двойной связи с большей электронной плотностью, а отрицательная частичка присоединяется к атому углерода с меньшей электронной плотностью.

Направление реакции присоединения галогенводородов и др. протоносодержащих кислот к связи –СН=СН– с одинаковой степенью гидрогенизации атомов углерода определяется эмпирическим правилом Зайцева-Вагнера (1875г.), согласно которому “галоген присоединяется к тому из ненасыщенных углеродных атомов, который связан с метилом”. Например, в реакции присоединения HJ к пентену-2 энергетически более устойчивым будет промежуточный  карбкатион (I), который стабилизируется пятью a-водородными атомами, а не карбкатион (II), который стабилизируется четырьмя a-водородными атомами. Поэтому главным продуктом присоединения будет 2-иодпентан, а не его изомер – 3-иодпентан: