Regioselectividad de las adiciones electrófilas-efecto peróxido

Si bien el bromuro de hidrógeno generalmente se agrega a un alqueno asimétrico como el 2-metilpropeno para formar el producto de Markovnikov, en presencia de peróxido, se obtiene el regioisómero alternativo, el haluro de alquilo menos sustituido.

La regioselectividad anti-Markovnikov, llamada efecto peróxido, se atribuye a un mecanismo de reacción de radicales libres en presencia de peróxido.

En el primer paso de iniciación, el débil enlace oxígeno-oxígeno en el peróxido se rompe homolíticamente, como lo indica una flecha de anzuelo, en presencia de calor o luz para formar radicales alcoxi. El segundo paso de iniciación es la extracción de hidrógeno a partir de bromuro de hidrógeno por un radical alcoxi, liberando el radical bromo.

La extracción selectiva de hidrógeno sobre bromo por el radical alcoxi se explica por las entalpías relativas de las reacciones de formación de enlaces oxígeno-hidrógeno y oxígeno-bromo.

La secuencia de propagación está marcada por la adición de un radical de bromo al carbono menos ramificado del alqueno, produciendo un radical alquilo más sustituido. La reacción en cadena se configura cuando el radical alquilo abstrae el hidrógeno, formando nuevamente un radical de bromo. Por cada radical consumido en la etapa de propagación, se produce otro.

A medida que se agotan los reactivos, los radicales se combinan entre sí, terminando la reacción en cadena.

La formación del producto anti-Markovnikov en presencia de peróxido se debe en parte a que el extremo menos ramificado del alqueno representa un obstáculo menos estérico para el radical de bromo entrante, lo que produce un estado de transición de energía más bajo.

Otra razón es la formación de un radical alquilo más estable cuando el bromo reacciona al carbono menos sustituido, ya que los radicales libres terciarios son más estables que los primarios.

Curiosamente, el efecto del peróxido no se observa con el yoduro de hidrógeno y el cloruro de hidrógeno, ya que los pasos de propagación de la adición del radical yodo al alqueno y la reacción del radical alquilo con el cloruro de hidrógeno son termodinámicamente desfavorables.

Durante la adición de bromuro de hidrógeno a un alqueno, el radical bromo puede acercarse desde cualquiera de las caras del alqueno. Por lo tanto, cuando se genera un nuevo centro quiral, se obtiene una mezcla racémica del producto.