Взаимодействие бутена-1 и бутена-2 с галогеноводородами (используя правило Марковникова)

Общие положения

Правило Марковникова формулируется так: «при электрофильном присоединении галогеноводорода (HX) к несимметричному алкену атом водорода идёт к тому атому углерода двойной связи, который уже связан с большим числом атомов водорода, а галоген – к более замещённому атому углерода». Механистически это объясняется образованием наиболее устойчивого карбкатиона на стадии протонирования.

1-Бутен (CH₂═CH–CH₂–CH₃)

1. Протонирование

   • Атом водорода HX атакует менее замещённый терминальный атом C¹ (CH₂-), поскольку на нём уже две H-связи.

   • Образуется вторичный карбкатион на атоме C² (CH₃–C⁺H–CH₂–CH₃).

2. Атака нуклеофила

   • Галогенид-анион (Cl⁻, Br⁻, I⁻) присоединяется к карбкатиону C².

3. Продукт

   • Получается 2-галобутан:

     • с HCl → 2-хлорбутан (CH₃–CH(Cl)–CH₂–CH₃)

     • с HBr → 2-бромбутан

     • с HI → 2-иодбутан

   • Реакция не стереоспецифична → образуется рацемат (R/S-2-галобутан).

Итог: для несимметричного 1-бутена правило Марковникова однозначно определяет региоизомерию: галоген оказывается во втором атоме углеродной цепи.

2-Бутен (CH₃–CH═CH–CH₃)

2-Бутен (как цис-, так и транс-) симметричен: оба алкенильных атома углерода имеют по одной CH₃- и одной H-группе. Поэтому:

1. Протонирование

   • Протонирование любого из алкенильных атомов даёт одинаково устойчивый вторичный карбкатион; фактически образуется ион CH₃–C⁺H–CH₂–CH₃, идентичный предыдущему случаю.

2. Атака галогенида

   • Галоген присоединяется к тому же C², на котором расположен карбкатион.

3. Продукт

   • Опять образуется 2-галобутан; вид галогена зависит от используемого HX.

   • Из-за плоской природы карбкатиона присоединение происходит с обеих сторон → рацемическая смесь.

Итог: для симметричного 2-бутена региоизомеров по определению нет; независимо от правила Марковникова получаем единственный возможный продукт – 2-галобутан.

Сравнение результатов

Ключевые выводы

• У 1-бутена правило Марковникова направляет галоген к более замещённому С² и предотвращает образование 1-галобутана.

• У 2-бутена выбор ориентации не имеет значения; продукт тот же, но причина — симметрия, а не «выбор» правила.

• В обоих случаях наблюдается образование рацемата 2-галобутана, поскольку стадия атаки галогенида на плоский карбкатион не контролирует стереохимию.