background image

LMZ/CHEM109A/ Winter 2010 

 

 

 

Chapters 4: Reactions of alkenes  
I.  Electrophilic Addition reactions  
e.g.  

H

C C

H

H

CH

3

H
C

C

H

Br

CH

3

H

H

C

C

H

CH

3

H

H

H

Br

+

+ Br

1st step

2nd step

+

-

H

 

 
A.  Electrophilic addition of H-X to alkenes (sec. 4.1) 
 
-  Regioselectivity 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

carbocation stability 

 
 
 
 
 
 
 
 
- Hammond postulate: transition state is more similar in structure to the species to 
which it is more similar to energy 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

- why the regioselectivity? -- lower activiation energy 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bell-Evans-Polani principle: in a series of closely related reactions, E

a

 is proportional to 

ΔH° or ΔG°. 
- Markovnikov’s rule: In the ionic addition of an unsymmetrical reagent to a double 

bond, the positive portion of the adding reagent attaches itself to a carbon atom of the 
double bond so as to yield the more stable carbocation as an intermediate.  

 
 
 
 
 
 
 
B.  Addition of water (Hydration of alkenes and alkynes) and addition of alcohol 

 

 
 

1.  Acid catalyzed hydration of alkene (Sec. 4.5)  

 
 

 

 
 
 
 
a.  mechanism

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

LMZ/CHEM109A/ Winter 2010 

 

 

 

 
 
b.  Regiochemistry: Markovnikov’s type H on ______  substituted carbon (generate 
more stable carbocation), OH on ________ substituted carbon 
c.  Stereochemistry: __________________________________ 
 
2. Addition of alcohols 
e.g. 
 
 
 
CCarbocation rearrangement via 1,2-shifts: form more stable carbocation (sec. 
4.6) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
D. Electrophilic addition of X

2

 to alkenes (Sec. 4.7) 

i. General equation

  

R

H

H

H

+   X

2

X

R

H

H

H

X

 

ii. Proposal of halonium ion by George Kimball and Irving Roberts in 1937

 

X

X

-

+

R

H

H

H

X

R

H

H

H

X

X

R

H

H

H

X

Halonium ion

 

 

iii.  Stereochemistry: ___________________________ 
 
E.  Halohydrin formation (sec. 8.9) 

R

H

H

H

+   X

2

   +   H

O

X

R

H

HO

H

H

halohydrin

 

Mechanism:  
 
 
 

 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
Regiochemistry: X on less substituted C, OH on more substituted carbon  
 
Stereochemistry:________________________________________ 
 
F.  Oxymercuration-demercuration (Markovnikov’s addition of water to alkenes) 
(Sec. 4.8) 

HO

H

1. Hg(OAc)

2

, H

2

O/THF

-

 OAc =

O C

O

CH

3

2. NaBH

4

a. e.g.

(Regiochemistry: 
Markovnikov's type)

 

b. mechanism: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
II.  Epoxidation of alkene (sec. 4.9)  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

background image

LMZ/CHEM109A/ Winter 2010 

 

 

 

III.  Hydroboration of Alkenes and oxidation: (H. C. Brown, Nobel Prize in 1979) 
(Sec. 4.10)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b. mechanism 

 

 
 
 
 
 

IV. Catalytic Hydrogenation of Alkenes: (Sec. 4.11)  
a) Catalysts: Ni, Pd; Pt; Pd/C; Rh[(C

6

H

5

)

3

P]Cl, or Lindlar catalyst 

(Industrial application: vegetable oil to margarine) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Examples 

 

ba way to interrogate C-C double bond strength/alkene stability 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
e.g.,  

 
 
 
 
 
 
 
 

c). reactions: 

 

or H

2, 

Pd/C

H

2

, PtO

2

, H

+

??

 

 

 

 

 
 
 
 
Stereochemistry:
 mainly syn- addition from the less hindered side