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Markovnikov規(guī)則(馬氏規(guī)則)

馬氏規(guī)則(又稱馬爾科夫尼科夫規(guī)則,Markovnikov規(guī)則或Markownikoff規(guī)則),是一個基于扎伊采夫規(guī)則的區(qū)域選擇性經(jīng)驗規(guī)則,是由俄國化學家馬爾科夫尼科夫在1870年提出的【Markownikoff, W. Ann. Pharm. 1870, 153, 228–259】。其內(nèi)容即:當發(fā)生親電加成反應(yīng)(如鹵化氫和烯烴的反應(yīng))時,親電試劑中的正電基團(如氫)總是加在連接電子基團較少的碳原子上,而負電基團(如鹵素)則會加在連接電子基團(electron-releasing groups)較多的碳原子上。

馬氏規(guī)則規(guī)定,在烯烴的親電加成反應(yīng)中,加成試劑的正性基團將加到烯烴雙鍵(或三鍵)帶取代基較少(或含氫較多)的碳原子上 。它闡明了在加成試劑與烯烴發(fā)生反應(yīng)中,如可能產(chǎn)生兩種異構(gòu)體時,為何往往只產(chǎn)生其中的一種。例如,在鹵化氫對異丁烯的加成反應(yīng)中,HX 的正離子H連接到雙鍵末端的碳原子上,形成叔鹵代物。


由于烷基的超共軛穩(wěn)定作用,有利于正電荷的分散,結(jié)構(gòu)式12穩(wěn)定,是加成反應(yīng)的主要方向。因此,馬氏規(guī)則可以用來預(yù)示親電加成反應(yīng)的方向。馬氏規(guī)則可用另一種方法表述:不對稱烯烴與極性試劑加成時,試劑中正離子或帶部分正電荷部分加到雙鍵中帶有部分負電荷的碳原子上,而試劑中負離子或帶部分負電荷部分加到雙鍵中帶有部分正電荷的碳原子上。如此表述,不僅適用于不含氫原子的加成試劑,也適用于分子中含有吸電基的不飽和烴的衍生物。

反-馬氏規(guī)則
在自由基加成反應(yīng)中,加成試劑對烯烴的加成位置往往與馬氏規(guī)則不一致。例如,在溴化氫對異丁烯的加成反應(yīng)中,若在過氧化物的作用下,則溴原子連接到末端碳原子上,而不是按馬氏規(guī)則所預(yù)示那樣,連在第二碳原子上,結(jié)果得到2-甲基溴丙烷,這一現(xiàn)象稱為過氧化物效應(yīng)。造成這種現(xiàn)象的原因是:在上述自由基加成反應(yīng)中,首先進攻雙鍵的試劑是Br·。由于生成自由基的穩(wěn)定性不同,二級碳自由基因受兩個甲基的超共軛穩(wěn)定作用,要比一級碳自由基的穩(wěn)定性大,故前者成為加成反應(yīng)的主要方向。



機理:





實例


次鹵酸對烯烴的加成,生成鄰鹵醇,其反應(yīng)本質(zhì)及選擇性相同與鹵素加成反應(yīng)。鹵素正離子首先對烯烴的雙鍵作親電進攻,生成橋鹵三元環(huán)過渡態(tài),然后,水分子或羥基對其親核進攻,得到鄰鹵醇。按照馬氏規(guī)則,鹵素加成在雙鍵的取代基較少的一端。


氧化加汞還原脫汞反應(yīng)中,離子能相對較高的基團上的加水反應(yīng),與SN1反應(yīng)一樣,遵循馬爾科夫尼科夫規(guī)則。本反應(yīng)為特殊的反式加成。不生成碳負離子的中間體,因此不會發(fā)生遷移重排之類的副反應(yīng)。





Brown硼氫化氧化反應(yīng),反應(yīng)從B-H鍵對烯烴的位置、立體選擇的順式加成,接下來H2O2/NaOH氧化,可從烯烴合成反馬氏醇。利用羥汞化或水合的反應(yīng)則只能得到馬氏規(guī)則的醇。所以兩種方法相輔相成,選擇合適的方法能選擇合成反馬氏醇或馬氏醇。




Prins反應(yīng)中,質(zhì)子化的醛對雙鍵的加成符合馬氏規(guī)則,中間體碳正離子的穩(wěn)定性決定反應(yīng)方向。




Synthesis 2013, 45, 1483–1488】



Org. Lett. 2013, 15, 3802–3804】



參考資料

一、“百度百科”:https://baike.baidu.com/item/%E9%A9%AC%E6%B0%8F%E8%A7%84%E5%88%99/1205434?fr=aladdin

二、Name Reactions (A Collection of Detailed Reaction Mechanisms), Jie Jack Li, Markovnikov’s rule,page 376-378.



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