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8.6 : 酸催化水合的区域选择性和立体化学

烯烃的酸催化水合速率取决于烯烃的结构,因为双键处烷基取代基的存在会显着影响速率。

Figure1

该反应随着水合氢离子对烯烃的缓慢质子化而进行,形成碳正离子,这是速率限制步骤。

涉及叔碳阳离子中间体的反应比通过仲或伯碳阳离子进行的反应更快。 这可以通过比较它们的相对稳定性和正电荷的离域来证明。 三级碳正离子是最稳定的,因此形成得更快。

区域化学结果

稳定碳阳离子中间体的形成决定了区域化学结果,因为它按照马尔可夫尼科夫的方向引导水亲核加成到取代度高的碳上。

非手性烯烃的立体化学结果

对于非手性烯烃(例如 1-丁烯),质子化会产生二级碳阳离子。

Figure2

三价碳与对称面进行 sp2 杂化。 它可以与水从顶面或底面以相同的概率发生反应。

来自顶面的反应产生(S)-2-丁醇,而来自底面的反应产生(R)-2-丁醇。 因此,新手性中心的形成导致对映体产物的外消旋混合物。

Figure3

手性烯烃的立体化学结果

手性烯烃的质子化形成没有对称面的手性碳正离子。 碳阳离子在顶面和底面的反应并不相同,因为由于空间设置不同,其中一个面比另一个面更容易接近,从而导致 RS 产物的混合物。 因此,产生的两种非对映体产物的量不等,并且该混合物具有光学活性。

Figure4

碳正离子的重排

在某些情况下,第一步中形成的碳阳离子可以重新排列成更稳定的碳阳离子。 例如,3-甲基-1-丁烯的质子化形成2°碳正离子中间体,其通过1,2-氢化物移位重排为更稳定的3°碳正离子。

Figure5

Tags

Acid catalyzed HydrationRegioselectivityStereochemistryAlkene StructureAlkyl SubstituentsRate determining StepCarbocation IntermediateTertiary CarbocationSecondary CarbocationPrimary CarbocationRelative StabilitiesDelocalization Of Positive ChargeRegiochemical OutcomeMarkovnikov s OrientationAchiral AlkeneChiral AlkeneRacemic Mixture

来自章节 8:

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