自由基與有機金屬化學
自由基加成
用通常的(極性)方式把 HBr 加到烯烴上,溴會落在取代較多的碳上,遵循馬氏規則。但若在過氧化物存在下加 HBr,出人意料地,溴反而落在取代較少的碳上,與你預期的相反。這種反轉,即所謂的過氧化物效應,正是自由基加成的標誌:HBr 通過自由基鏈、而非通過離子,跨越雙鍵加成。
機理解釋了這一反轉。過氧化物引發自由基;一個溴自由基先加到雙鍵上,而且它會加到能留下更穩定碳自由基的那個碳上,也就是取代較多的碳。這就把溴放在取代較少的碳上,而把自由基放在取代較多的碳上。這個碳自由基隨後從 HBr 上奪取一個氫,完成加成,並再生出一個溴自由基來延續鏈反應。所以區域選擇性是由自由基穩定性、而非碳正離子穩定性決定的;又因為先加上去的是溴原子(而不是質子),產物就是反馬氏的。一個關鍵限制:這個把戲只對 HBr 有效。HCl 的 H-Cl 鍵太強、無法完成某一步增長,而 HI 的加成步驟不利,所以 HF、HCl 和 HI 都不會出現過氧化物效應。
自由基加成是得到反馬氏氫鹵化的教科書方法,從概念上看,它與硫醇-烯「點擊」反應、以及自由基聚合的起始是同一種化學,在那裡一個自由基會一次又一次地加到 C=C 雙鍵上。值得記住的要點是:改變機理(從離子到自由基),你就能把同一個總反應的區域選擇性反轉過來。
丙烯 + HBr 在沒有過氧化物時生成 2-溴丙烷(馬氏),但丙烯 + HBr 在有過氧化物時生成 1-溴丙烷(反馬氏),因為溴自由基先加到末端碳上,留下更穩定的二級自由基。
加入過氧化物,HBr 的區域選擇性就從馬氏翻轉為反馬氏。
過氧化物(反馬氏)效應只對 HBr 有效,別把它用在 HCl、HI 或 HF 上。而且它並不改變總體上加上去的是哪些原子,只改變每個原子最終落在哪個碳上。
又稱
另見