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9.6 : 炔烃的亲电加成:卤化

介绍

卤化是另一类亲电加成反应,其中卤素分子通过 π 键进行加成。 在炔烃中,两个 π 键的存在允许添加两当量的卤素(溴或氯)。 第一个卤素分子的加成形成trans-二卤代烯烃作为主要产物和cis异构体作为次要产物。 随后添加第二当量产生四卤化物。

Figure1

反应机理

第一步,炔烃的 π 键充当亲核试剂,攻击极化卤素分子上的亲电子中心,置换卤化物离子并形成环状卤离子中间体。 在下一步中,卤离子的亲核攻击打开环并形成trans二卤代烯烃。 由于亲核试剂从背面攻击卤离子,最终结果是两个卤素原子彼此trans的反加成。

Figure2

第二当量的卤素穿过烯烃π键的加成也通过桥联卤离子的形成进行,得到四卤化物作为最终产物。

Figure3

例如,在乙酸和溴化锂存在下,溴与2-丁炔的加成有利于反加成,并优先形成trans或(E)-2,3-二溴-2-丁烯作为主要产物。 相应的cis异构体(Z)-2,3-二溴-2-丁烯的产率较低。 第二次添加得到 2,2,3,3-四溴丁烷。

Figure4

炔烃和烯烃对亲电加成的反应性

炔烃的亲电加成反应活性低于烯烃。 原因有两个。 首先,三键的碳原子是sp杂化的,而双键是sp2杂化的。 由于 sp 杂化轨道具有更高的 s-特征并且电负性更大,因此 C≡C 中的 π 电子比 C=C 中的 π 电子保持得更紧密。 因此,在炔烃中,π电子不易用于亲核攻击,使得它们对亲电加成的反应性低于烯烃。

其次,由炔烃形成的环状卤离子是具有双键的三元环,其中sp2碳的120°键角被约束成三角形。

Figure5a Figure5b
炔卤离子 烯烃卤鎓离子

相比之下,烯烃中的环状中间体是具有 sp3 杂化碳的三元环,其中 109° 的键角被限制为三角形。 因此,与炔卤鎓离子相关的较大环应变使它们更加不稳定并阻碍它们的形成。

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