Nøgleforskel – Markovnikov vs Anti-Markovnikov-regel
I begyndelsen af 1870'erne udledte en russisk kemiker ved navn Vladimir Markonikov en regel baseret på en række empiriske observationer. Reglen blev offentliggjort som Markovnikovs regel. Markovnikovs regel hjælper med at forudsige den resulterende formel for alkan, når en forbindelse med den almene formel HX (HCl, HBr eller HF) eller H2O føjes til en asymmetrisk alken (f.eks. som propan). Det er muligt at vende de mindre og større produkter, når reaktionsbetingelserne ændres, og denne proces omtales som Anti-Markovnikov-addition. Den vigtigste forskel mellem Markovnikov-reglen og anti-Markovnikov-reglen er forklaret nedenfor.
Hvad er Markovnikov-reglen?
Definitionen af Markovnikov-reglen er, når tilsætning af protisk syre med formlen HX (hvor X=halogen) eller H2O (betragtes som H-OH) til en alken binder hydrogen til det dobbeltbundne kulstof med det største antal brintatomer, mens halogenet (X) binder sig til det andet kulstof. Derfor tolkes denne regel ofte som 'de rige bliver rigere'. Reglen kan illustreres ved at bruge reaktionen mellem propen og hydrogenbromidsyre (HBr) som følger.
Figur 01: Markovnikovs regel er illustreret ved reaktionen mellem propen og hydrogenbromidsyre
Den samme regel anvendes, når en alken reagerer med vand og danner alkohol. Hydroxylgruppen (-OH) føjes til det dobbeltbundne carbon med det største antal C-C-bindinger, mens hydrogenatomet (H) føjes til det andet dobbeltbundne carbon, der har flere C-H-bindinger. Derfor, ifølge Markovnikov-reglen, når en HX føjes til en alken, har hovedproduktet H-atomet i den mindre substituerede position, mens X’et i den mere substituerede position. Derfor er dette produkt stabilt. Det er dog stadig muligt at danne et mindre stabilt produkt, eller vi kalder det et mindre produkt, hvor H-atomet binder til en mere substitueret position i C=C-bindingen, mens X binder til den mindre substituerede position.
Figur 02: Hydrogenbromid-tilsætning til en alken
Mekanismen for tilsætning af HX til en alken kan forklares i to trin (se fig. 02). Først tilføjes en proton (H+), når C=C-dobbeltbindingen af alken reagerer med H+ af HX (i dette tilfælde er det HBr) for at danne et karboneringsmellemprodukt. Derefter sker reaktion mellem en elektrofil og en nukleofil som det andet trin for at danne en ny kovalent binding. I vores tilfælde reagerer Br– med karboneringsmellemprodukt, som er positivt ansvarlig for at danne det endelige produkt.
Hvad er anti-Markovnikov-reglen?
Anti-Markovnikov-reglen forklarer det modsatte af den oprindelige udtalelse fra Markovnikovs regel. Når HBr tilsættes til en alken i nærvær af peroxid, binder H-atomet til dobbeltbundet carbon, der har færre CH-bindinger, mens Br binder til det andet carbon, der har flere CH-bindinger. Denne effekt er også kendt som Kharash-effekt eller peroxideffekt. Anti-Markovnikov-tilsætningen finder også sted, når reaktanter udsættes for ultraviolet lys. Dette er det stik modsatte af Markovnikov-reglen. Anti-Markovnikov-reglen er dog ikke den nøjagtige omvendte proces af Markovnikov-tilsætning, da mekanismerne for disse to reaktioner er helt forskellige.
Markovnikov-reaktion er en ionisk mekanisme, hvorimod anti-Markovnikov-reaktion er en fri-radikal-mekanisme. Mekanismen foregår som en kædereaktion og har tre trin. Det første trin er det kædeinitierende trin, hvor fotokemisk dissociation af HBr eller peroxid finder sted for at danne Br og H frie radikaler. Derefter i det andet trin angriber Br frit radikal alkenmolekylet for at danne to mulige frie bromalkylradikaler. 2° frie radikaler er mere stabile og dannes overvejende.
Figur 3: Anti-Markovnikov-additionseksempler
Under det sidste trin reagerer det mere stabile frie bromalkylradikal med HBr-dannende anti-Markovnikov-produkt plus et andet frit brom-radikal, som fortsætter kædereaktionen. I modsætning til HBr resulterer HCl og HI ikke i anti-Markovnikov-produkter, da de ikke undergår frie radikal-additionsreaktioner. Det skyldes, at H-Cl-binding er stærkere end H-Br-binding. Selvom H-I-binding er meget svagere, er dannelsen af I2 mere foretrukket som C-I-binding i relativt ustabil.
Hvad er forskellen mellem Markovnikov- og Anti Markovnikov-reglen?
Markovnikov vs Anti Markovnikov-regel |
|
| Markovnikov-reglen forklarer, når tilsætning af protisk syre med formlen HX (hvor X=halogen) eller H2O (betragtet som H-OH) til en alken, hydrogen binder til det dobbeltbundne kulstof med det største antal brintatomer, mens halogenet (X) binder sig til det andet kulstof. | Anti-Markovnikov-reglen forklarer, når HBr føjes til en alken i nærvær af peroxid, binder H-atom til dobbeltbundet carbon, der har færre C-H-bindinger, mens Br binder til det andet carbon, der har flere C-H-bindinger |
| Mekanisme | |
| ionisk mekanisme | Fri radikalmekanisme |
| Reaktanter | |
| HCl, HBr, HI eller H2O | Kun HBr (ikke HCl eller HI gennemgår denne additionsreaktion) |
| Medium/Catalyst | |
| Intet medium er påkrævet | Peroxid eller ultraviolet skal være til stede |
Opsummering – Markovnikov vs Anti-Markovnikov-regel
Markovnikov og anti-Markovnikov er to typer additionsreaktioner, der forekommer mellem HX (HBr, HBr, HI og H2O) og alkener. Markovnikov-reaktion opstår, når tilsætning af HX til en alken, hvor H binder til mindre substitueret carbonatom i dobbeltbindingen, mens X binder til det andet dobbeltbundne carbonatom gennem en ionmekanisme. Anti-markovnikov-reaktionen finder sted, når HBr (ikke HCl, HI eller H2O) sættes til en alken, hvor Br binder til mindre substitueret dobbeltbundet carbon, mens H binder til det andet carbonatom, gennem en fri radikalmekanisme. Dette er forskellen mellem Markovnikov og Anti-Markovnikov Rule.
Download PDF'en af Markovnikov vs Anti-Markovnikov Rule
Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål i henhold til citatnotat. Download venligst PDF-versionen her Forskel mellem Markovnikov og Anti Markovnikov-regel
