Elektrofiilne liitumine

Orgaanilises keemias on elektrofiilne liitumine (nimetatud ka katioonne liitumine) polaarse või polariseeritava molekuli Y^δ+–Z^δ– (reagent) liitumine substraadi molekuli kaksik- või kolmiksidemele.

C=C + Y–Z → YC–CZ

Siin elektronodefitsiitne osake Y⁺ atakeerib kordse sideme π-elektronpaari, mis on kergesti kättesaadav uue σ-sideme loomiseks ja moodustunud karbokatioon ühineb nukleofiiliga andes liitumisprodukti. Elektrofiili Y⁺ genereerimist reagendist Y–Z soodustab reeglina kas teise molekuli Y–Z või lisatud Lewis’i happe (katalüsaator) osavõtt.

Y⁺ + C=C → Y–C–C⁺

Tugevate prootonhapete osaluse korral liitub substraadi π-sidemele prooton H⁺:

H⁺ + C=C → H–C–C⁺

Liitumisproduktid moodustuvad järgnevalt karbokatiooni ühinemisel nukleofiiliga (aniooniga või reaktsiooni keskkonnas esineva molekuli vaba elektronpaari omava aatomi või kordse sidemega, näiteks H–OH, H–OR, HOC(=O)R, C=C jt).

Y–C–C⁺ + Z^– → Y–C–C–Z

Y–C–C⁺ + H–OH → Y–C–C–OH + H⁺

Reagentide YZ liitumine toimub regioselektiivselt, nii et intermediaadina moodustuks enam stabiliseeritud karbokatioon. Realiseerub see vastavalt Markovnikovi reeglile: elektrofiil Y⁺ või H⁺ või R⁺ liitub selle süsiniku aatomi juurde, millega on seotud rohkem vesiniku aatomeid ja nukleofiilne rühm liitub selle süsiniku aatomiga, millega on seotud kõige vähem vesiniku aatomeid.

Elektrofiilsed liitumisreaktsioonid

Tüüpilised alkeenide ja alküünide elektrofiilse liitumise reaktsioonid on:

• halogeenide liitumine, dihalogeniidide teke (Cl₂, Br₂, ICl jne)
  • dialküülasendatud kaksiksideme allüülne kloorimine (elektrofiilne asendus allüülse kloriidi moodustumisega; Cl₂)
  • halogeenide liitumine vesilahuses , halohüdriinide teke
• hüdrohalogeenimine, hüdrohalogeniidide teke (HCl, HBr, HI)
• prootonhapete liitumine (H₂SO₄, HClO₄ jt)
• hüdrateerimine, alkoholide teke, see on vee liitumine tugeva prootonhappe toimel
• alkoholide ROH liitumine eetrite moodustumisega tugeva prootonhappe toimel
• oksümerkureerimine elavhõbeda atsetaadi ja veega
• Prinsi reaktsioon (aldehüüdi või ketooni liitumine erinevate produktide tekkega olenevalt tingimustest)
• atsüleerimine atsüülkloriidiga CH₃C(=O)Cl, Lewis’i happe toimel
• alkoksümetüleerimine alkoksüklorometaanidega ROCH₂Cl, Lewis’i happe toimel
• alküleerimine aktiivsete alküülhalogeniididega (allüülsed kloriidid, α-arüülalküülkloriidid jm) Lewis’i happe toimel, see on katioonne telomerisatsioon, mille produktid olenevad lähteainete struktuurist ja reaktsiooni tingimustest
• tsüklisatsioon on karbokatiooni sisemolekulaarne liitumine katioonsest tsentrist kaugemal, eelistatult asendis 5 või 6 asuva π-sidemega. Tsüklisatsioon on tihti järgnevaks reaktsiooniks (kõrvalreaktsiooniks) alküleerimisel sisseviidud π-sideme osavõtul.
• katioonne polümerisatsioon prooton- või Lewis’i hapete toimel (polümerisatsiooniahela initsiaatorina on võimalikud kõik eeltoodud reagendid kas monomeeri lisandina või väga väikeses koguses lisatuna)
• Hüdrogeenimine, H₂ liitumine
• Hüdroboreerimine-oksüdeerimine diboraaniga

Vaata ka

• Karbokatioonid
• Elektrofiilsus
• Elektrofiilne asendus (S_E reaktsioonid)
• Markovnikovi reegel