Sự khác biệt chính - Quy tắc Markovnikov và Chống Markovnikov
Vào đầu những năm 1870, một nhà hóa học người Nga tên là Vladimir Markonikov đã đưa ra một quy tắc dựa trên một loạt các quan sát thực nghiệm. Quy tắc được xuất bản là quy tắc của Markovnikov. Quy tắc Markovnikov giúp dự đoán công thức tạo thành của ankan, khi một hợp chất có công thức chung là HX (HCl, HBr hoặc HF) hoặc H2O được thêm vào anken không đối xứng (chẳng hạn như propan). Có thể đảo ngược các sản phẩm phụ và sản phẩm chính khi các điều kiện phản ứng được thay đổi, và quá trình này được gọi là quá trình bổ sung Anti-Markovnikov. Sự khác biệt chính giữa quy tắc Markovnikov và quy tắc chống Markovnikov được giải thích dưới đây.
Quy tắc Markovnikov là gì?
Định nghĩa của quy tắc Markovnikov là khi cộng axit protic có công thức là HX (trong đó X=halogen) hoặc H2O (được coi là H-OH) với một anken, hiđro gắn vào cacbon có liên kết đôi với số nguyên tử hiđro lớn hơn, trong khi halogen (X) gắn với cacbon khác. Do đó, quy tắc này thường được hiểu là ‘người giàu càng giàu hơn’. Quy tắc có thể được minh họa bằng cách sử dụng phản ứng của propen với axit hydrobromic (HBr) như sau.
Hình 01: Quy tắc Markovnikov được minh họa bằng phản ứng của Propene với Axit Hydrobromic
Quy tắc tương tự cũng được áp dụng khi một anken phản ứng với nước để tạo thành rượu. Nhóm hydroxyl (-OH) tạo thêm vào liên kết đôi cacbon có số liên kết C-C lớn hơn, trong khi nguyên tử hydro (H) thêm vào cacbon liên kết đôi khác có nhiều liên kết C-H hơn. Do đó, theo quy tắc Markovnikov, khi một HX được thêm vào một anken, sản phẩm chính có nguyên tử H ở vị trí ít bị thay thế hơn trong khi X ở vị trí bị thay thế nhiều hơn. Do đó, sản phẩm này ổn định. Tuy nhiên, vẫn có thể tạo thành sản phẩm kém bền hơn, hay chúng ta gọi là sản phẩm phụ, trong đó nguyên tử H liên kết với vị trí được thay thế nhiều hơn của liên kết C=C, trong khi X liên kết với vị trí được thay thế ít hơn.
Hình 02: Bổ sung Hydro Bromide vào Anken
Cơ chế cộng HX vào anken có thể được giải thích theo hai bước (Xem hình 02). Đầu tiên, việc bổ sung một proton (H+) được thực hiện khi liên kết đôi C=C của anken phản ứng với H+của HX (trong trường hợp này là HBr) để tạo thành chất trung gian cacbonat. Sau đó, phản ứng của một electrophin và một nucleophile được thực hiện như bước thứ hai để hình thành một liên kết cộng hóa trị mới. Trong trường hợp của chúng tôi, Br-phản ứng với chất trung gian cacbonat mang điện tích dương để tạo thành sản phẩm cuối cùng.
Quy tắc Chống Markovnikov là gì?
Quy tắc chống Markovnikov giải thích ngược lại với tuyên bố ban đầu về quy tắc Markovnikov. Khi HBr được thêm vào một anken với sự có mặt của peroxit, nguyên tử H liên kết với cacbon nối đôi có ít liên kết C-H hơn, trong khi Br liên kết với cacbon khác có nhiều liên kết C-H hơn. Hiệu ứng này còn được gọi là hiệu ứng Kharash hoặc hiệu ứng peroxide. Việc bổ sung chất chống Markovnikov cũng diễn ra khi các chất phản ứng tiếp xúc với tia cực tím. Điều này hoàn toàn trái ngược với quy tắc Markovnikov. Tuy nhiên, quy tắc chống Markovnikov không phải là quy trình ngược lại chính xác của việc bổ sung Markovnikov vì cơ chế của hai phản ứng này hoàn toàn khác nhau.
Phản ứng Markovnikov là một cơ chế ion, trong khi phản ứng chống Markovnikov là một cơ chế gốc tự do. Cơ chế này diễn ra như một phản ứng dây chuyền và có ba bước. Bước đầu tiên là bước bắt đầu chuỗi, nơi diễn ra sự phân ly quang hóa của HBr hoặc peroxit để tạo thành các gốc tự do Br và H. Sau đó ở bước thứ hai, gốc tự do Br tấn công vào phân tử anken để tạo thành hai gốc tự do bromoalkyl có thể có. Gốc tự do 2 ° ổn định hơn và được hình thành chủ yếu.
Hình 3: Ví dụ về phép cộng Anti-Markovnikov
Trong bước cuối cùng, gốc tự do bromoalkyl ổn định hơn phản ứng với HBr tạo thành sản phẩm chống Markovnikov cộng với một gốc tự do brom khác, liên tục chuỗi phản ứng. Không giống như HBr, HCl và HI không tạo ra các sản phẩm chống Markovnikov vì chúng không trải qua phản ứng cộng gốc tự do. Đó là vì liên kết H-Cl mạnh hơn liên kết H-Br. Mặc dù liên kết H-I yếu hơn nhiều, sự hình thành của I2được ưu tiên hơn vì liên kết C-I tương đối không bền.
Sự khác biệt giữa Quy tắc Markovnikov và Anti Markovnikov là gì?
Markovnikov vs Quy tắc chống Markovnikov |
|
| Markovnikov giải thích khi cộng axit protic có công thức là HX (trong đó X=halogen) hoặc H2O (được coi là H-OH) vào anken, hydro gắn vào carbon liên kết đôi với số nguyên tử hydro nhiều hơn, trong khi halogen (X) gắn với carbon khác. | Quy tắc Anti-Markovnikov giải thích khi HBr được thêm vào anken khi có mặt peroxit, liên kết nguyên tử H thành liên kết đôi cacbon có ít liên kết C-H hơn, trong khi Br liên kết với cacbon khác có nhiều liên kết C-H hơn |
| Cơ chế | |
| Cơ chế ion | Cơ chế gốc tự do |
| Chất phản ứng | |
| HCl, HBr, HI hoặc H2O | Chỉ HBr (không phải HCl hoặc HI mới trải qua phản ứng cộng này) |
| Trung bình / Chất xúc tác | |
| Không cần phương tiện | Peroxide hoặc tia cực tím phải có mặt |
Tóm tắt - Markovnikov vs Quy tắc chống Markovnikov
Markovnikov và phản Markovnikov là hai loại phản ứng cộng xảy ra giữa HX (HBr, HBr, HI và H2O) và anken. Phản ứng Markovnikov xảy ra khi cộng HX vào anken, trong đó H liên kết với nguyên tử cacbon ít thay thế của liên kết đôi, trong khi X liên kết với nguyên tử cacbon có liên kết đôi khác thông qua cơ chế ion. Phản ứng chống markovnikov xảy ra khi HBr (không phải HCl, HI hoặc H2O) được thêm vào anken, nơi Br liên kết với cacbon liên kết đôi ít bị thay thế hơn, trong khi H liên kết với nguyên tử cacbon khác, thông qua cơ chế gốc tự do. Đây là sự khác biệt giữa Markovnikov và Quy tắc chống Markovnikov.
Tải xuống bản PDF Quy tắc Markovnikov vs Chống Markovnikov
Bạn có thể tải xuống phiên bản PDF của bài viết này và sử dụng nó cho mục đích ngoại tuyến theo ghi chú trích dẫn. Vui lòng tải xuống phiên bản PDF tại đây Sự khác biệt giữa Quy tắc Markovnikov và Chống Markovnikov
