Regioselettività delle addizioni elettrofile-effetto perossido

Mentre il bromuro di idrogeno si aggiunge tipicamente a un alchene asimmetrico come il 2-metilpropene per formare il prodotto di Markovnikov, in presenza di perossido, si ottiene il regioisomero alternativo, l'alogenuro alchilico meno sostituito.

La

regioselettività anti-Markovnikov, chiamata effetto perossido, è attribuita a un meccanismo di reazione dei radicali liberi in presenza di perossido.

Nella prima fase di iniziazione, il debole legame ossigeno-ossigeno nel perossido si rompe omoliticamente, come indicato da una freccia dell'amo, in presenza di calore o luce per formare radicali alcossi. La seconda fase di iniziazione è l'astrazione dell'idrogeno dal bromuro di idrogeno da parte di un radicale alcossi, rilasciando il radicale bromo.

L'astrazione selettiva dell'idrogeno rispetto al bromo da parte del radicale alcossico è spiegata dalle entalpie relative delle reazioni di formazione dei legami ossigeno-idrogeno e ossigeno-bromo.

La sequenza di propagazione è contrassegnata dall'aggiunta di un radicale bromo al carbonio meno ramificato dell'alchene, producendo un radicale alchilico più sostituito. La reazione a catena si instaura quando il radicale alchilico astrae l'idrogeno, formando nuovamente un radicale bromo. Per ogni radicale consumato nella fase di propagazione, ne viene prodotto un altro.

Quando i reagenti sono esauriti, i radicali si combinano tra loro, terminando la reazione a catena.

La formazione del prodotto anti-Markovnikov in presenza di perossido è in parte dovuta al minore impedimento sterico posto al radicale bromo in arrivo dall'estremità meno ramificata dell'alchene, producendo uno stato di transizione a bassa energia.

Un'altra ragione è la formazione di un radicale alchilico più stabile quando il bromo reagisce al carbonio meno sostituito, poiché i radicali liberi terziari sono più stabili di quelli primari.

È interessante notare che l'effetto perossido non si osserva con l'acido ialuronico e l'acido cloridrico, poiché le fasi di propagazione dell'aggiunta del radicale iodio all'alchene e la reazione del radicale alchilico con l'acido cloridrico sono termodinamicamente sfavorevoli.

Durante l'aggiunta di bromuro di idrogeno a un alchene, il radicale di bromo può avvicinarsi da entrambe le facce dell'alchene. Quindi, quando viene generato un nuovo centro chirale, si ottiene una miscela racemica del prodotto.