73337 Obraz1 (96)

58

CH3CH2 + x“ —I ch₃ch₂x

Jony z ładunkiem dodatnim przy atomie węgla nazywamy karbokationami. Jony te są często spotykanymi produktami pośrednimi reakcji związków organicznych.

Karbokationy są bardzo reaktywne. Ich stężenia w mieszaninach reakcyjnych są niewielkie, bo zaraz po utworzeniu ulegają dalszym przemianom. Powstawanie karbokationów pomaga w wytłumaczeniu kierunku reakcji przyłączenia kwasów.

Rozróżniamy karbokationy pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowe. Rzędo-wość kationów jest określona przez rzędowość atomów węgla, przy których są ładunki dodatnie.

Atomy węgla klasyfikujemy jako pierwszo-, drugo-, trzecio- i czwartorzędowe. Podstawą klasyfikacji jest liczba wiązań C-C, tworzonych przez rozpatrywany atom.

CH₃CH₂CH₂*    (CH₃)₂CIf    (CH₃)₃C⁺

przykład karbokationu przykład karbokationu przykład karbokationu pierwszorzędowego    drugorzędowego    trzeciorzędowego

Jest regułą, że karbokationy trzeciorzędowe tworzą się najłatwiej, drugo-rzędowe trudniej a pierwszorzędowe najtrudniej. Zgodnie z tym w reakcji kwasów z propenem produktem pośrednim jest drugorzędowy karbokation izopropylowy a nie pierwszorzędowy kation propylowy i anion kwasu może przyłączyć się tylko do drugorzędowego atomu węgla:

Cl

CH₃CH = CH₂ I H⁺ -i CH₃-⁺CH-CH₃    CH₃CHCH₃

karbokation    2-chloropropan.

izopropylowy

Na podstawie mechanizmu reakcji możemy regule Markownikowa nadać nowoczesne sformułowanie:

Przyłączenie kwasów do alkenów zachodzi w kierunku powstawania karbokationów o wyższej rzędowości.

Ćwiczenie 3.9. Jeden z alkanów CsH₎₂ zawiera czwartorzędowy atom węgla. Utwórz nazwę tego alkanu.

Ćwiczenie 3.10. Jakie związki powstaną w wyniku przyłączenia HC1 do każdego z izomerycznych butenów? W każdym przypadku napisz wzory karbokationów będących produktami pośrednimi. Czy widzisz teraz, że przyłączenie kwasów biegnie poprzez karbokationy o wyższej rzędowości?

Ćwiczenie 3.11. Czy na podstawie reguły Markownikowa można przewidzieć budowę produktów przyłączenia kwasów do 2-pentenu?

Przyłączanie fluorowców do alkenów i alkinów

Reakcje te są ograniczone do przyłączenia chloru i bromu. Przyłączenie fluoru jest niemożliwe, bo z powodu zbyt dużej reaktywności tego fluorow-ca jego reakcje z alkenami i wieloma innymi związkami organicznymi prowadzą do zniszczenia substratu organicznego. Przyłączenie jodu można zrealizować tylko w bardzo nielicznych przypadkach ponieważ związki zawierające atomy jodu przy sąsiednich atomach węgla są nietrwałe. Reakcja alkenów z chlorem lub bromem przebiega szybko i bez komplikacji. Produktami są związki zawierające chlor lub brom przy atomach węgla, które w alkenie były połączone wiązaniem podwójnym:

CH₂ = CH₂ + Cl₂ -► C1CH₂ - CH₂C1

1,2-dichloroetan

CH₃CH = CH₂+Br₂ -► CH₃CHBrCH2Br

1,2-dibromo propan

Reakcje z alkinami przebiegają dwustopniowo. W pierwszym etapie do wiązania potrójnego przyłącza się jedna cząsteczka chloru tub bromu i