8.4
烯烃(如丙烯)在水的存在下与卤素反应,生成卤代醇,即在相邻碳原子上分别连有一个卤素原子和一个羟基的化合物。
该反应机理的第一步是溴对双键进行亲电加成,生成溴鎓离子。
过量存在的水作为亲核试剂,进攻溴鎓离子中取代较多的碳原子,从而打开三元环。
空间位阻的拥挤以及成键轨道的不可利用性,使得亲核试剂进攻碳-溴键另一侧的反键轨道。
由于质子化的溴代醇是一种强酸,它会向水失去一个质子,生成产物1-溴-2-丙醇。
在取代程度较高的碳原子上发生羟基的区域选择性加成,可通过两个因素的共同作用来解释。溴鎓离子的静电势图显示,取代程度较高的碳原子具有更强的碳正离子特性,从而有利于亲核试剂的进攻。
此外,溴原子与取代较多的碳原子之间的键长比与取代较少的碳原子之间的键更长,这意味着当亲核试剂进攻取代较多的碳原子时,环打开的过渡态所需能量更低。
下一步是确定生成手性中心时的立体化学结果。卤素加成到丙烯上会生成对映体桥连中间体,而亲核试剂从相反面进攻则会生成一对卤代醇对映体。
在另一个实例中,1-甲基环己烯与溴反应生成一对对映异构的溴鎓离子。水的反式加成得到外消旋混合物形式的反-2-溴-1-甲基环己醇。
由于烯烃不溶于水,该反应通常在水性二甲基亚砜等溶剂中进行。N-溴代琥珀酰亚胺可作为稳定且毒性较低的溴源。
有趣的是,在生物系统中,溴过氧化物酶将溴离子氧化为相应的次溴酸,后者通过亲电加成到底物上,并与水进一步反应,生成2-溴-1-苯基-1,3-丙二醇,即一种溴代醇。
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