自由基与有机金属化学

自由基加成

用通常的(极性)方式把 HBr 加到烯烃上,溴会落在取代较多的碳上,遵循马氏规则。但若在过氧化物存在下加 HBr,出人意料地,溴反而落在取代较少的碳上,与你预期的相反。这种反转,即所谓的过氧化物效应,正是自由基加成的标志:HBr 通过自由基链、而非通过离子,跨越双键加成。

机理解释了这一反转。过氧化物引发自由基;一个溴自由基先加到双键上,而且它会加到能留下更稳定碳自由基的那个碳上,也就是取代较多的碳。这就把溴放在取代较少的碳上,而把自由基放在取代较多的碳上。这个碳自由基随后从 HBr 上夺取一个氢,完成加成,并再生出一个溴自由基来延续链反应。所以区域选择性是由自由基稳定性、而非碳正离子稳定性决定的;又因为先加上去的是溴原子(而不是质子),产物就是反马氏的。一个关键限制:这个把戏只对 HBr 有效。HCl 的 H-Cl 键太强、无法完成某一步增长,而 HI 的加成步骤不利,所以 HF、HCl 和 HI 都不会出现过氧化物效应。

自由基加成是得到反马氏氢卤化的教科书方法,从概念上看,它与硫醇-烯「点击」反应、以及自由基聚合的起始是同一种化学,在那里一个自由基会一次又一次地加到 C=C 双键上。值得记住的要点是:改变机理(从离子到自由基),你就能把同一个总反应的区域选择性反转过来。

丙烯 + HBr 在没有过氧化物时生成 2-溴丙烷(马氏),但丙烯 + HBr 在有过氧化物时生成 1-溴丙烷(反马氏),因为溴自由基先加到末端碳上,留下更稳定的仲自由基。

加入过氧化物,HBr 的区域选择性就从马氏翻转为反马氏。

过氧化物(反马氏)效应只对 HBr 有效,别把它用在 HCl、HI 或 HF 上。而且它并不改变总体上加上去的是哪些原子,只改变每个原子最终落在哪个碳上。

又称
free-radical additionanti-Markovnikov HBr additionperoxide effect自由基加成反应过氧化物效应