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亲电加成

“亲电加成”(Electrophilic addition)是有机化学中一种常见的反应类型,尤其出现在含有碳碳多键(如烯烃、炔烃)的化合物中。这类反应是由**亲电试剂(electrophile)**攻击富电子区域(如碳碳双键)引发的。


1. 定义

亲电加成反应是指:一个亲电试剂(电子缺乏)首先攻击一个含有π键的富电子底物(如烯烃),形成中间体(如碳正离子),随后一个亲核试剂加入,从而生成加成产物。


2. 一般反应式(以烯烃为例)

\ceCH2=CH2+HX>CH3CH2X\ce{CH2=CH2 + H-X -> CH3-CH2X}

其中:

  • \ceCH2=CH2\ce{CH2=CH2}:底物,含双键(烯烃)

  • \ceHX\ce{H-X}:亲电加成试剂(如 \ceHCl\ce{HCl}, \ceHBr\ce{HBr}, \ceHOCl\ce{HOCl} 等)

  • \ceX\ce{X^-}:亲核部分(Cl⁻、Br⁻、OH⁻ 等)


3. 反应机制

以乙烯与氢溴酸(HBr)反应为例,机制如下:

  1. 第一步:亲电试剂进攻

    \ceCH2=CH2+H+>CH3CH2+\ce{CH2=CH2 + H+ -> CH3-CH2^+}

    π键电子攻击 \ceH+\ce{H+},生成碳正离子中间体。

  2. 第二步:亲核试剂进攻

    \ceCH3CH2++Br>CH3CH2Br\ce{CH3-CH2^+ + Br^- -> CH3-CH2Br}

    溴离子作为亲核试剂攻击碳正离子,形成稳定产物。


4. 马尔科夫尼科夫规则(Markovnikov's rule)

对于不对称烯烃加成 HX 时,H 加到氢较多的碳上,X 加到氢较少的碳上,这是因为形成的碳正离子更稳定。

例如:

\ceCH2=CHCH3+HBr>CH3CHBrCH3\ce{CH2=CH-CH3 + HBr -> CH3-CHBr-CH3}

H 加在 CH₂ 上,Br 加在中间碳上,因为形成的是更稳定的二级碳正离子。


5. 反马尔科夫尼科夫加成(Peroxide effect)

在过氧化物存在下,某些加成(如 \ceHBr\ce{HBr})会走自由基机制,导致 Br 加在氢较多的碳上,称为“反马尔科夫尼科夫加成”。


6. 应用举例

反应类型反应物加成试剂产物
卤化氢加成烯烃\ceHCl\ce{HCl}, \ceHBr\ce{HBr}卤代烷烃
卤素加成烯烃\ceBr2\ce{Br2}, \ceCl2\ce{Cl2}二卤代物
水合反应烯烃\ceH2O/\ceH+\ce{H2O}/\ce{H+}
卤醇化烯烃\ceBr2/\ceH2O\ce{Br2}/\ce{H2O}卤醇

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