7.6 : Introduzione alle reazioni di addizione elettrofila degli alcheni

Il doppio legame in un alchene semplice non coniugato è una regione ad alta densità elettronica che può agire come una base debole o come un nucleofilo. L'orbitale π pieno (HOMO) del doppio legame può interagire con il LUMO vuoto di un elettrofilo. Un'interazione di legame si verifica quando l'elettrofilo si inserisce tra i due atomi di carbonio; l'elettrofilo accetta quindi una coppia di elettroni dal legame π e subisce l'addizione attraverso il doppio legame, producendo un unico prodotto.

Si può considerare che le reazioni di addizione ed eliminazione esistano in un equilibrio dipendente dalla temperatura, che può essere meglio compreso dalla variazione dell'energia libera di Gibbs (ΔG) della reazione. Nelle reazioni aggiuntive si rompe un legame π e si formano due legami σ. Queste reazioni sono solitamente esotermiche perché i legami σ sono più forti dei legami π; quindi, il termine entalpia (ΔH) è negativo. Il termine di entropia (−TΔS) è sempre positivo: il numero di molecole diminuisce, portando ad un ΔS negativo, e T è sempre positivo sulla scala Kelvin, quindi il negativo di quel prodotto ha valore positivo. Di conseguenza, il valore di ΔG dipende dalla temperatura del sistema e le reazioni di addizione sono favorite a basse temperature.

Quando un alchene subisce alogenazione, si formano legami tra il carbonio e gli alogeni più elettronegativi; gli atomi di carbonio vengono, quindi, ossidati. Anche la diidrossilazione, la formazione di aloidrina e l'epossidazione sono reazioni di ossidazione. Al contrario, l’aggiunta di idrogeno attraverso il doppio legame negli alcheni è una reazione di riduzione che produce gli alcani corrispondenti. Nelle reazioni di idratazione e idroalogenazione, uno degli atomi di carbonio viene ossidato mentre l'altro viene ridotto; di conseguenza, non sono classificate come reazioni di ossidazione o riduzione. Nell'idrobromurazione del but-2-ene, il protone acido dell'HBr accetta una coppia di elettroni dal legame π. Il protone viene trasferito ad uno degli atomi di carbonio nel doppio legame, mentre l'altro carbonio acquisisce una carica positiva, risultando in un carbocatione intermedio secondario. Lo ione bromuro reagisce quindi con il centro positivo per produrre una miscela racemica di 2-bromobutano.