Elektrofiilinen additio

Alkeenien reaktioita

Alkeenit ovat nukleofiilejä, joten ne reagoivat elektrofiilisten halogeenien ja halogeeniyhdisteiden kanssa sekä veden kanssa väkevän rikkihapon vaikutuksesta.

Esimerkki 1	Eteenin reaktio HBr:n kanssa		Kiinnitä huomiota seuraaviin asioihin:
	Eteeni reagoi väkevässä vetybromidiliuoksessa. Liuoksessa on elektrofiilisiä oksoniumioneja H₃O⁺ ja nukleofiilisiä Br^–-ioneja.		Mistä johtuu, että alkeenit ovat nukleofiilejä?
Vaihe 1
	Oksoniumionista irtoaa protoni, joka liittyy kaksoissidoksen toiseen hiiliatomiin. Sidos syntyy hajoavan -elektronipilven elektroneista. Toiseen hiiliatomiin jää elektronivaje, joten tuloksena on karboniumioni CH₃CH₂⁺.
Vaihe 2			Mikä aine toimii elektrofiilinä, mikä nukleofiilinä?
	Lopuksi bromidi-ioni liittyy karboniumioniin ja syntyy bromietaanimolekyyli.
Nettoreaktio	H₂C=CH₂ + HBr CH₃CH₂Br
	Reaktiota nimitetään elektrofiiliseksi additioksi, koska se käynnistyy elektrofiilin hyökkäyksellä.
	Nestemäisen alkeenin ja vetyhalogenidin välinen reaktio voidaan toteuttaa ilman vesiliuosta johtamalla vetyhalogenidikaasua reaktioastiaan. Elektrofiilinä on tällöin H⁺.

Esimerkki 2	Eteenin reaktio bromin Br₂ kanssa
	Reaktio tapahtuu kaasufaasissa tai orgaanisessa liuottimessa (esim. CCl₄).
			Täysin kuiva ja puhdas eteenin ja bromin seos ei reagoi astiassa, jonka seinämät on päällystetty parafiinivahalla.
	Br₂-molekyyli ei ole poolinen, mutta reaktioastiaan jäänyt vesipisara tai muutamat ionit voivat polarisoida sen ja käynnistää reaktion.
	Mikä on reaktiossa muodostuvan yhdisteen nimi?

Esimerkki 3	Veden liittyminen eteeniin
	Vesi liittyy eteenin kaksoissidokseen väkevän rikkihapon H₂SO₄ vaikutuksesta. Reaktioseoksessa syntyy aluksi tasapaino eteenin ja siitä muodostuneen karboniumionin välille.
Vaihe 1			Mikä on protonin rooli reaktiossa?
	Elektrofiilinen hyökkäys
Vaihe 2
	Vesi liittyy karboniumioniin. Protoni irtoaa.
Nettoreaktio	H₂C=CH₂ + H₂O	CH₃CH₂OH	/ H₂SO₄
	Lämpötilan kohotessa tasapaino siirtyy vasemmalle.
	Millä muilla keinoilla tasapainoa voidaan siirtää?
	Reaktioseoksessa on rikkihaposta syntyneitä anioneja.
	Miksi vetysulfaattianioni ei liity karboniumioniin?


	Kaksoissidoksessa on suuri elektronitiheys. Sidoksen -elektronit liikkuvat laajemmalla alueella kuin -orbitaalin elektronit, joten ne ovat löyhemmin sidottuja ja helposti elektrofiilien tavoitettavissa.


	Vaiheessa 2 elektrofiilinä toimii karboniumioni CH₃CH₂⁺ ja nukleofiilinä bromidi-ioni Br^–.


	Yhdiste on nimeltään 1,2-dibromietaani.


	Protoni on elektrofiili. Se käynnistää reaktion elektrofiilisessä hyökkäyksessä, ja alkoholin syntyessä se vapautuu. Protoneja ei siis kulu reaktiossa, joten protoni on katalyytti.


	Kun vettä on ylimäärin, päätuotteena on alkoholi: tasapaino siirtyy oikealle. Poistamalla seoksesta eteeniä tasapaino siirtyy vasemmalle. Jäähdytys siirtää tasapainoa oikealle.


	H₂C=CH₂ + H₂SO₄ H₃C—CH₂—OSO₃H
	H₃C—CH₂—OSO₃H + H₂O H₃C—CH₂—OH + H₂SO₄
	Reaktio kirjoitetaan joskus edellä esitettyyn tapaan korostamalla rikkihapon roolia katalyyttinä. Reaktio tapahtuu vesiliuoksessa, joten vettä heikompi Brønsted-emäs HSO₄^– on myös vettä heikompi nukleofiili. Niinpä vesi syrjäyttää sen, etenkin, kun vettä lisätään runsaasti.