Қосу реакциялары үшін екі немесе одан да көп бастапқы өнімдерден бір химиялық қосылыс түзілуі тән. Электрофильді қосылу механизмін алкендердің – бір қос байланысы бар қанықпаған ациклді көмірсутектердің мысалында қарастыру ыңғайлы. Олардан басқа, циклдік қосылыстарды қоса алғанда, көп байланысы бар басқа көмірсутектер де осындай түрлендірулерге енеді.
Бастапқы молекулалардың әрекеттесу қадамдары
Электрофильді қосу бірнеше кезеңде жүреді. Оң заряды бар электрофил электрон акцепторы, ал алкен молекуласының қос байланысы электрон доноры қызметін атқарады. Екі қосылыс бастапқыда тұрақсыз p-комплексін құрайды. Содан кейін π-комплекстің ϭ-комплекске айналуы басталады. Осы кезеңде карбокатионның түзілуі және оның тұрақтылығы тұтастай әрекеттесу жылдамдығын анықтайды. Содан кейін карбокатион түзу үшін жартылай теріс зарядталған нуклеофильмен жылдам әрекеттеседітүрлендірудің соңғы өнімі.
Орынбасарлардың реакция жылдамдығына әсері
Карбокатиондағы зарядтың делокализациясы (ϭ+) бастапқы молекуланың құрылымына байланысты. Алкил тобы көрсететін оң индуктивті әсер көршілес көміртегі атомының зарядының төмендеуіне әкеледі. Нәтижесінде электрон беретін орынбасушы бар молекулада катионның салыстырмалы тұрақтылығы, π-байланыстың электронды тығыздығы және тұтастай алғанда молекуланың реактивтілігі артады. Электрон акцепторларының реактивтілікке әсері керісінше болады.
Галогенді бекіту механизмі
Алкен мен галогеннің әрекеттесу мысалын пайдаланып электрофильді қосу реакциясының механизмін толығырақ талдап көрейік.
- Галоген молекуласы көміртек атомдары арасындағы қос байланысқа жақындап, поляризацияланады. Молекуланың бір ұшында жартылай оң заряд болғандықтан, галоген π байланысының электрондарын өзіне қарай тартады. Тұрақсыз π-комплекс осылай түзіледі.
- Келесі қадамда электрофильді бөлшек екі көміртегі атомымен қосылып, цикл құрайды. Циклдік "оний" ионы пайда болады.
- Қалған зарядталған галогендік бөлшек (оң зарядты нуклеофил) оний ионымен әрекеттеседі және алдыңғы галогендік бөлшекке қарама-қарсы жағында қосылады. Соңғы өнім пайда болады - транс-1, 2-дигалоалкан. Сол сияқты циклоалкенге галогеннің қосылуы жүреді.
Галсутек қышқылдарының қосылу механизмі
Галогенсутек пен күкірт қышқылының электрофильді қосылу реакциялары басқаша жүреді. Қышқыл ортада реагент катион мен анионға диссоциацияланады. Оң зарядталған ион (электрофиль) π-байланысқа шабуыл жасайды, көміртегі атомдарының біріне қосылады. Көршілес көміртегі атомы оң зарядталған карбокатион түзіледі. Әрі қарай карбокатион анионмен әрекеттесіп, реакцияның соңғы өнімін құрайды.
Асиметриялық реагенттер мен Марковников ережесі арасындағы реакция бағыты
Екі асимметриялық молекула арасындағы электрофильді қосу региоселективті түрде жүреді. Бұл екі ықтимал изомердің тек біреуі басым түрде түзілетінін білдіреді. Региоселективтілік Марковников ережесін сипаттайды, оған сәйкес сутегі басқа сутегі атомдарының көп санымен (көбірек гидрленген) қосылған көміртегі атомына қосылады.
Бұл ереженің мәнін түсіну үшін реакция жылдамдығы аралық карбокацияның тұрақтылығына байланысты екенін есте сақтау керек. Электронды беретін және қабылдағыш алмастырғыштардың әсері жоғарыда талқыланды. Осылайша, пропенге гидробром қышқылының электрофильді қосылуы 2-бромопропанның түзілуіне әкеледі. Орталық көміртегі атомында оң заряды бар аралық катион сыртқы атомда оң заряды бар карбокатионға қарағанда тұрақты. Нәтижесінде бром атомы екінші көміртегі атомымен әрекеттеседі.
Электронды тартып алатын орынбасушының әрекеттесу барысына әсері
Егер негізгі молекулада теріс индуктивті және/немесе мезомерлік әсерге ие электрон тартып алатын орынбасар болса, электрофильді қосу жоғарыдағы ережеге қайшы келеді. Мұндай алмастырғыштардың мысалдары: CF3, COOH, CN. Бұл жағдайда оң зарядтың электрон тартып алатын топтан үлкен қашықтығы бастапқы карбокатионды тұрақтырақ етеді. Нәтижесінде сутегі азырақ сутектелген көміртек атомымен біріктіріледі.
Ереженің әмбебап нұсқасы келесідей болады: симметриялы емес алкен мен симметриялы емес реагент әрекеттескенде, реакция ең тұрақты карбокатионның түзілу жолымен жүреді.
