Номер 130, страница 43 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.130. Как заместители влияют на реакционную способность двойной связи С=С в реакциях электрофильного присоединения? Приведите по три примера молекул, которые присоединяют бром: а) быстрее, чем этилен; б) медленнее, чем этилен.

Реакционная способность двойной связи C=C в реакциях электрофильного присоединения (например, бромирования) зависит от электронной плотности на этой связи и от стабильности образующегося промежуточного карбкатиона (или в случае брома — циклического бромониевого иона). Заместители у атомов углерода при двойной связи влияют на эти факторы через свои электронные эффекты.

1. Электронодонорные заместители (ЭДЗ) увеличивают реакционную способность. Это группы, которые повышают электронную плотность на двойной связи (делая ее более нуклеофильной) и стабилизируют положительный заряд на промежуточном карбкатионе. К таким группам относятся, например, алкильные группы (положительный индуктивный эффект, +I), а также группы -OH, -OR, -NH₂, фенил (положительный мезомерный эффект, +M). Алкены с ЭДЗ реагируют быстрее этилена.

2. Электроноакцепторные заместители (ЭАЗ) уменьшают реакционную способность. Эти группы оттягивают на себя электронную плотность, понижая нуклеофильность двойной связи и дестабилизируя промежуточный карбкатион. К таким группам относятся галогены (отрицательный индуктивный эффект, -I), а также группы -NO₂, -CN, -CHO, -COOH, -CF₃ (отрицательные индуктивный и мезомерный эффекты, -I, -M). Алкены с ЭАЗ реагируют медленнее этилена.

Молекулы с электронодонорными заместителями у двойной связи присоединяют бром быстрее, чем этилен ($CH_2=CH_2$).

Примеры:

1. Пропен ($CH_3-CH=CH_2$): Метильная группа является электронодонором (+I эффект), она увеличивает электронную плотность π-связи и стабилизирует образующийся более замещенный карбкатион.

2. 2-Метилпропен ($(CH_3)_2C=CH_2$): Две метильные группы оказывают еще более сильное донорное влияние, а реакция протекает через образование очень стабильного третичного карбкатиона, что значительно ее ускоряет.

3. Стирол ($C_6H_5-CH=CH_2$): Фенильная группа за счет сопряжения (+M эффект) стабилизирует промежуточный бензильный карбкатион, делокализуя положительный заряд по ароматическому кольцу.

Ответ: Пропен ($CH_3-CH=CH_2$), 2-метилпропен ($(CH_3)_2C=CH_2$), стирол ($C_6H_5-CH=CH_2$).

Молекулы с электроноакцепторными заместителями у двойной связи присоединяют бром медленнее, чем этилен.

Примеры:

1. Винилхлорид ($CH_2=CH-Cl$): Атом хлора обладает сильным электроноакцепторным индуктивным эффектом (-I), который понижает электронную плотность на двойной связи. Этот эффект сильнее его донорного мезомерного эффекта (+M), поэтому в целом двойная связь дезактивируется.

2. Акриловая кислота ($CH_2=CH-COOH$): Карбоксильная группа -COOH является сильным электроноакцептором (-I и -M эффекты), она значительно понижает нуклеофильность двойной связи.

3. 3,3,3-Трифторпропен ($CF_3-CH=CH_2$): Группа -CF₃ обладает очень сильным -I эффектом из-за высокой электроотрицательности атомов фтора, что резко снижает реакционную способность алкена.

Ответ: Винилхлорид ($CH_2=CH-Cl$), акриловая кислота ($CH_2=CH-COOH$), 3,3,3-трифторпропен ($CF_3-CH=CH_2$).