アルケンへのハロゲン化水素の反マルコフニコフ付加は、HBr を使用した場合にのみ熱力学的に実現可能です。 HCl や HI などの他のハロゲン化水素とのラジカル付加反応は、熱力学的に好ましくありません。
熱力学的要因
温度は反応の自発性に影響を与えます。これは、ギブスの自由エネルギー ΔG の変化に基づいて評価できます。 ギブスの自由エネルギーの変化 ΔG が負の場合、反応は自発的に発生します。 以下に示すように、ΔG は 2 つの項、ΔH と -TΔS の値から直接評価できます。
HBr による反マルコフニコフ付加の熱力学的実現可能性は、ラジカル機構に関与する各伝播ステップから予測できます。
ラジカル反応の最初の伝播ステップでは、ΔG 符号はエンタルピー項とエントロピー項の間の競合によって決定されます。 低温では、HBr と HCl によるラジカル付加がエンタルピー項を支配します。 したがって、ΔG は負となり、反応が熱力学的に有利であることを示します。 しかし、高温では反応は吸熱的であり、熱力学的に好ましくありません。 対照的に、HI では、温度に関係なく、エンタルピー項とエントロピー項の両方が正になります。 その結果、ΔG はプラスになり、反応が熱力学的に不利であることを示します。
2 番目の伝播ステップでは、反応物質と生成物分子の数が等しいため、エントロピー項はゼロに近くなります。これは、ΔG 符号がエンタルピー項に依存することを意味します。 HBr と HI ではエンタルピー項が支配的であるため、反応は発熱性であり、熱力学的に有利です。 ただし、HCl の場合、ΔG は正であり、反応が吸熱的であり、熱力学的に不利であることを意味します。
要約すると、反応における 2 つの伝播ステップは、HBr の場合にのみ熱力学的に有利です。
章から 20:
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