Hóa học – bai 51 – Cộng ái điện tử – Các loại phản ứng hữu cơ

PHẢN ỨNG CỘNG ÁI ĐIỆN TỬ (Electrophilic Addition – AE​)

Phản ứng cộng ái điện tử là phản ứng “đặc sản” của các hợp chất không no, điển hình là Alkene (chứa liên kết đôi C=C).

1.1. AE​ là gì?

• Bản chất: Liên kết đôi C=C có một liên kết π (pi) với các electron nằm trong vùng không gian rộng, khiến nó trở thành một nguồn cung cấp electron dồi dào.
• Cơ chế: Phản ứng xảy ra khi C=C bị tấn công bởi Tác nhân Ái Điện Tử (Electrophile)—tức là tác nhân thiếu electron.

1.2. Các ví dụ điển hình của Phản ứng AEAE​

A. Phản ứng Cộng Halogen (Cl2,Br2​)

• Tác chất: Cl2 hoặc Br2
• Điều kiện: Nhiệt độ thường, trong dung môi trơ (CCl4​).
• Sản phẩm: vic-dihalide (dẫn xuất halogen có hai halogen gắn vào hai carbon cạnh nhau).
• Đặc điểm quan trọng (Tính lập thể): Phản ứng này luôn ưu tiên cộng trans (hai halogen đi vào từ hai phía đối diện của mặt phẳng liên kết đôi), thông qua một trung gian là carbocation vòng.
  • Lưu ý: Cần tránh nhiệt độ cao và dư thừa halogen, vì khi đó, phản ứng Thế (Substitution) sẽ xảy ra thay thế cho phản ứng Cộng.
• Ví dụ: Z-pent-2-ene cộng Br2​ tạo thành threo-(+)-2,3-Dibromopentane.

B. Phản ứng Cộng Hidracid (HCl,HBr,HI)

• Tác chất: Các Acid Hidro Halogenua (HX).
• Cơ chế: Xảy ra qua trung gian Carbocation (C+).
• Sản phẩm: Alkyl halide.

1.3. Quy tắc Markovnikov: Bí quyết xác định sản phẩm chính

Khi Alkene không đối xứng phản ứng với HX, sẽ có hai khả năng tạo sản phẩm. Quy tắc Markovnikov giúp chúng ta dự đoán sản phẩm chính.

Nội dung Quy tắc Markovnikov:

Proton (H+) của Acid ưu tiên cộng vào nguyên tử Carbon của liên kết đôi, nơi có khả năng hình thành Carbocation trung gian BỀN NHẤT.

Mẹo nhớ: “Hydrogen đi với Hydrogen nhiều hơn” (để tạo ra C+ bền hơn).

• Giải thích tính bền của Carbocation:
  • Carbocation càng có nhiều nhóm thế đẩy electron (như CH3,C2H5​) gắn vào carbon mang điện tích dương, thì nó càng bền.
  • Các hiệu ứng hóa học giúp làm bền C+C+: Hiệu ứng Cảm ứng (+I) và Hiệu ứng Siêu liên hợp (H).
  • Bền nhất: C bậc 3 > C bậc 2 > C bậc 1.
• Ví dụ: Cộng HClHCl vào But-1-eneBut-1-ene.
  • Tạo C+ bậc 2 (CH3CH2CH+CH3): Bền hơn, cho Sản phẩm chính (2-chlorobutane).
  • Tạo C+C+ bậc 1 (CH3CH2CH2CH2+): Kém bền hơn, cho Sản phẩm phụ (1-chlorobutane).