Mechanizm reakcji addycji elektrofilowej Heterolityczny rozpad cząsteczki halogenu, halogenowodoru, wody, Karbokation jako produkt pośredni

Heteroliza cząsteczki halogenu i powstanie karbokationu Etap I: Heteroliza – w uproszczeniu można przyjąć, że pod wpływem wiązana π w cząsteczce alkenu następuje rozpad wiązania kowalencyjnego w cząsteczce np. Br – Br i powstanie różnych jonów: Br – Br  Br+ + Br - Etap II: Addycja jonu Br+ do elektronów π w cząsteczce alkenu i powstanie karbokationu H H H | H C C + Br+  H – C – +C karbokation H H | H (produkt przejściowy) Br

Powstanie produktu finalnego Etap III: addycja jonu Br - do karbokationu H H H | H | | H – C – +C + Br -  H – C – C – C | H | | Br Br Br karbokation 1,2-dibromoetan W identyczny sposób przebiega reakcja addycji cząsteczki chloru, halogenowodoru (HX) przez alkeny.

Powstanie π – kompleksu W rzeczywistości pod wpływem wiązania π w cząsteczce alkenu następuje silna polaryzacja wiązania Br – Br a tym samym uwidocznienie się ładunków cząstkowych na atomach bromu: Br – Br  Brδ+ Brδ- Atom bromu o ładunku cząstkowym dodatnim oddziaływuje z parą π alkenu w wiązaniu C = C, w efekcie powstaje nietrwały π – kompleks a wiązanie Br – Br ulega dalszej polaryzacji co prowadzi do heterolitycznego zerwania tego wiązania i powstania kationu i anionu bromkowego.

Powstanie σ – kompleksu (karbokationu) Kation bromu (Br+) przyciąga parę elektronową π wiązania podwójnego i jej kosztem powstaje wiązanie C – Br Przekazanie pary wiążącej π na kation bromu powoduje uwidocznienie się na drugim at. C wiązania podwójnego ładunku dodatniego, ponieważ para wiążąca π została utworzona przez uwspólnienie niesparowanych elektronów z orbitali 2p (niezhybrydyzowanych) obu atomów węgla między którymi powstało wiązanie podwójne, powstaje tzw. karbokation: σ – kompleks

Powstanie σ – kompleksu (karbokationu) cd π – kompleks σ – kompleks (karbokation) H2C = CH2 H H | | Br δ+  H – C – +C – H + Br - | Br δ- Br

Powstanie produktu finalnego Atak anionu bromkowego na karbokation H H H H | | | | H – C – +C – H + Br -  H – C – C – H | | | Br Br Br W przypadku addycji halogenowodoru reakcja przebiega wg tego samego mechanizmu z tym, że proces ten zachodzi łatwiej, ponieważ w cząsteczkach HX wiązanie jest już spolaryzowane a więc heteroliza ich cząsteczek zachodzi znacznie szybciej. Addycja wody wymaga obecności kationu H+, który w I etapie z alkenem tworzy karbokation. Oprócz alkoholu w ostatniej fazie jest uwalniany kation wodorowy w wyniku odszczepienia go od cząsteczki H2O