Халогениране

Ще разгледаме халогенирането на алкени. Тук отляво е моят алкен. Към него ще присъединим халоген, например бром или хлор. Очевидно е, че тези два халогенни атома ще се присъединят в положение анти един спрямо друг... те се присъединят в противоположните страни на мястото на двойната връзка. Сега да разгледаме механизма, за да разберем защо присъединяването е анти. Започвам долу с моя алкен. Ще покажа приближаващия се халоген. Той ще се приближи ето така. Поставям несподелената електронна двойка. Ако разгледаме халогенната молекула, виждаме, че е неполярна. Ако разгледаме електроните във връзката между двата халогена, и двата халогенни атома естествено имат еднаква електроотрицателност. Така че никой не ги привлича по-силно. Ето защо молекулата е неполярна. Обаче, ако тези пи-електрони в нашия алкен... искам да кажа, че тези електрони тук са нашите пи-електрони... ако тези електрони се окажат твърде близко до електроните в синьо, те, разбира се, ще ги отблъснат... тъй като електроните се отблъскват взаимно, защото имат еднакъв заряд. И ако електроните в цикламено отблъснат електроните в синьо, електроните в синьо ще се окажат по-близо до горния халоген, при което горният халоген получава частичен отрицателен заряд и долният халоген ще получи частичен положителен заряд, защото той загубва част от електронната си плътност. Сега мога да очаквам, че долният халогенен атом ще действа като електрофил, защото иска да получи електрони. Затова в този механизъм пи-електроните ще действат като нуклеофил. И пи-електроните ще атакуват електрофила ето така. В същото време тези електрони тук... тази електронна двойка отляво на халогена ще атакува този въглерод. И електроните в синьо също така ще се преместят при горния халоген, ето така. Сега ще напиша резултата от цялото това движение на електрони. Сега имам въглерод, който е свързан с единична връзка с друг въглерод, ето така. Електроните в цикламено образуват нова връзка между въглерода отдясно и моя халоген. Тези електрони тук, ще ги означа в червено. Тази несподелена електронна двойка на халогена ще образува връзка с въглерода отляво, ето така. И този халоген все още има две несподелени електронни двойки. Така че ще поставя тези две несподелени електрони двойки. Този халоген има формален заряд +1. Това се нарича цикличен халониев йон, за който е доказано, че се получава при този механизъм. Ако мисля за този положително зареден халоген, халогените са много електроотрицателни, те искат електрони. Така че електроните в цикламено, ще бъдат притеглени частично по-близо до този халоген, което ще доведе до това, че този въглерод долу ще загуби част от електронната си плътност, от което получава частичен положителен заряд. Той ще действа като електрофил в следващата стъпка. Нуклеофил ще бъде халогенидният анион, получен в предишната стъпка. Нали? Значи имаме халоген с три несподелени електронни двойки. Той привлече електроните в синьо, нали? Сега той има четири несподелени електронни двойки... общо осем електрона, от което има формален заряд –1, което означава, че може да действа като нуклеофил. Така че аз мисля за този цикличен халониев йон тук, халогенът отгоре ще пречи на нуклеофила да атакува отгоре. Той ще трябва да атакува отдолу. Така че този отрицателно зареден халогениден анион ще атакува нуклеофилно този електрофил тук – този въглерод. Това ще отблъсне тези електрони в цикламено при този халоген тук. Сега ще напиша резултатите от нуклеофилната атака. Сега двата въглерода все още са свързани помежду си ето така. Горният халоген е привлечен от този въглерод отляво. Той има две несподелени електронни двойки. Той придърпва електроните в цикламено. Ето как ще изглежда въглеродът отляво. Въглеродът отдясно все още е свързан с две други неща. Халогенидният анион ще се присъедини отдолу. Сега имаме този халоген тук отдолу. Сега разбираме защо това присъединяване на тези два халогена е анти. Хайде да направим една реакция. Ще започнем с циклохексана като реагент. Циклохексанът ще взаимодейства с бром... значи Br2. Сега да видим първите стъпки на механизма. Знаем, че ще се получи цикличен халониев йон. Ще направя този пръстен. И ще покажа образуването на цикличен халониев йон. Нарича се бромониев йон. Тук ще се образува пръстен. Бромът ще има две несподелени електронни двойки. Той ще има формален заряд +1. Също така знам, че в този механизъм ще се образува бромиден анион в същото време. Така че ще имам отрицателно зареден бромиден анион. Когато търся къде бромидният анион ще атакува, знам, че той ще атакува един от тези два въглерода тук. Той може да атакува този отляво. Може да атакува и този отдясно. Да започнем с въглерода отдясно и да запишем продукта. Несподелена електронна двойка... бромидният анион... атакува този въглерод тук, което измества тези електрони при брома. И сега ще покажа резултата от това. Това е пръстенът. Бромът отгоре се премества при въглерода отляво. Сега този бром изглежда ето така. Бромидният анион се е присъединил отдолу на равнината на пръстена. Това е единият възможен продукт. Бромидният анион може да атакува бромониевия йон и отляво. Тази несподелена електронна двойка атакува този въглерод, което ще измести тези електрони към брома. Сега ще покажа резултата от тази нуклеофилна атака. В този случай горният бром ще се премести при въглерода отдясно. Той ще вземе тази допълнителна несподелена електронна двойка. И бромидният анион, отново, ще се присъедини отдолу на равнината на пръстена. Тези две молекули са всъщност различни. Ще ги препиша, за да се вижда по-лесно. Ще гледаме надолу към молекулата по този начин. Това е върха на главата ти. Ще препиша молекулата. Това е същата молекула, ако я гледаме отгоре. Този въглерод тук е този тук. Мога да видя този бром, който сочи към мен в пространството. Така че поставям бром, който сочи към мен при този въглерод. Премествам се при този въглерод. Това е този въглерод. Тук трябва да има бром, който се отдалечава от нас при този въглерод. Това е един възможен продукт. Отдясно имаме същото нещо. Поставяме окото си тук. Гледаме надолу. Това е отгоре. Гледам първо към този въглерод. Виждаме, че тук има бром надолу при този въглерод. Сега ще направя циклохексановия пръстен. При този въглерод има бром надолу. И разбира се, при този въглерод тук, има бром, който сочи към мен. Представям го с удебелена черта. Това са продуктите. Ако вече ти е позната стереохимията, знаеш, че тези два продукта са енантиомери помежду си. Те са на практика различни молекули, които са несъвпадащи огледални образи. Така че можем да видим как тези конфигурации са обърнати. Когато разглеждам този въглерод тук, бромът сочи към мен, а тук бромът се отдалечава от мен. И тук долу, бромът се отдалечава от мен. А ето тук бромът сочи към мен. Така че това е реакцията на халогениране.