Номер 218, страница 58 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

218. *Запишите уравнения реакций присоединения бромо-водорода к веществам:

$CH_2=CH-NO_2$ и $CH_2=CH-CH_3$.

Объясните строение образующихся продуктов.

$CH_2=CH-NO_2$

Реакция присоединения бромоводорода к нитроэтену (нитроэтилену) протекает по механизму электрофильного присоединения. Уравнение реакции:

$CH_2=CH-NO_2 + HBr \rightarrow Br-CH_2-CH_2-NO_2$

Объяснение строения продукта:

Присоединение бромоводорода к нитроэтену происходит вопреки правилу Марковникова. Это объясняется сильным электроноакцепторным характером нитрогруппы ($-NO_2$).

1. Нитрогруппа обладает сильным отрицательным индуктивным ($-I$) и отрицательным мезомерным ($-M$) эффектами. Она сильно оттягивает электронную плотность от двойной связи, что, во-первых, дезактивирует молекулу по отношению к атаке электрофила ($H^+$), а во-вторых, определяет порядок присоединения.

2. На первой стадии реакции протон $H^+$ присоединяется к одному из атомов углерода двойной связи с образованием карбокатиона. Существует два возможных пути:

А) Присоединение $H^+$ к атому $C^1$ ($CH_2=$): образуется вторичный карбокатион $CH_3-\stackrel{+}{C}H-NO_2$. Этот катион крайне неустойчив, так как положительный заряд на атоме углерода находится в непосредственной близости к сильной электроноакцепторной нитрогруппе, которая его сильно дестабилизирует.

Б) Присоединение $H^+$ к атому $C^2$ ($-CH-NO_2$): образуется первичный карбокатион $\stackrel{+}{C}H_2-CH_2-NO_2$. Хотя первичные карбокатионы обычно менее стабильны, чем вторичные, в данном случае этот интермедиат является более предпочтительным. Положительный заряд в нем удален от нитрогруппы, и ее дестабилизирующее влияние значительно слабее.

3. Таким образом, реакция протекает по пути Б через образование более стабильного (в данном конкретном случае) первичного карбокатиона. На второй стадии он атакуется нуклеофилом — бромид-ионом $Br^−$, что приводит к образованию конечного продукта 1-бром-2-нитроэтана.

$\stackrel{+}{C}H_2-CH_2-NO_2 + Br^- \rightarrow Br-CH_2-CH_2-NO_2$

Ответ: Продуктом реакции является 1-бром-2-нитроэтан, $Br-CH_2-CH_2-NO_2$.

$CH_2=CH-CH_3$

Реакция присоединения бромоводорода к пропену также протекает по механизму электрофильного присоединения. Уравнение реакции:

$CH_2=CH-CH_3 + HBr \rightarrow CH_3-CHBr-CH_3$

Объяснение строения продукта:

Присоединение $HBr$ к пропену происходит в соответствии с правилом Марковникова, которое гласит, что при присоединении протонных кислот к несимметричным алкенам атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода при двойной связи.

1. Метильная группа ($-CH_3$) является электронодонорной и проявляет положительный индуктивный эффект ($+I$). Она отталкивает от себя электронную плотность, повышая ее на двойной связи и стабилизируя образующийся по соседству положительный заряд.

2. На первой стадии реакции протон $H^+$ атакует двойную связь. Возможны два пути образования карбокатиона:

А) Присоединение $H^+$ к атому $C^1$ ($CH_2=$): образуется вторичный карбокатион $CH_3-\stackrel{+}{C}H-CH_3$. Этот катион относительно стабилен, так как положительный заряд на нем стабилизирован индуктивным эффектом двух соседних метильных групп.

Б) Присоединение $H^+$ к атому $C^2$ ($-CH-$): образуется первичный карбокатион $\stackrel{+}{C}H_2-CH_2-CH_3$. Этот катион значительно менее стабилен, чем вторичный.

3. Реакция протекает преимущественно по пути А через образование более стабильного вторичного карбокатиона. На второй стадии он быстро реагирует с бромид-ионом $Br^−$, образуя конечный продукт 2-бромпропан.

$CH_3-\stackrel{+}{C}H-CH_3 + Br^- \rightarrow CH_3-CHBr-CH_3$

Ответ: Продуктом реакции является 2-бромпропан, $CH_3-CHBr-CH_3$.