Formazione di aloidrina da alcheni

Gli alcheni, come il propene, reagiscono con un alogeno in presenza di acqua per produrre un'aloidrina, un composto avente un alogeno e un gruppo ossidrile su carboni adiacenti.

Il primo passo del meccanismo prevede l'aggiunta elettrofila di bromo attraverso il doppio legame dando uno ione bromonio.

L'acqua, presente in eccesso, agisce come nucleofilo e attacca il carbonio più sostituito dello ione bromonio per aprire l'anello a tre membri.

L'affollamento sterico e la non disponibilità degli orbitali di legame dirigono l'attacco del nucleofilo verso un orbitale di antilegame sul lato opposto del legame carbonio-bromo.

Poiché la bromoidrina protonata è un acido forte, perde un protone in acqua dando al prodotto 1-bromo-2-propanolo.

L'addizione regioselettiva di un gruppo ossidrile a un carbonio più sostituito è spiegata sulla base della combinazione di due fattori. La mappa del potenziale elettrostatico dello ione bromonio mostra che il carbonio più sostituito possiede un carattere di carbocatione maggiore, facilitando l'attacco del nucleofilo.

Inoltre, il legame tra il bromo e il carbonio più sostituito è più lungo del legame del carbonio meno sostituito, il che significa che lo stato di transizione di apertura dell'anello richiede un'energia inferiore quando il nucleofilo attacca il carbonio più sostituito.

Il passo successivo è identificare l'esito stereochimico quando viene generato un centro chirale. L'aggiunta di un alogeno a un propene produce intermedi enantiomericamente a ponte e l'aggiunta di un nucleofilo dalla faccia opposta porta a una coppia di enantiomeri di aloidrina.

In un altro caso, l'1-metilcicloesene reagisce con il bromo per dare una coppia di ioni bromonio enantiomerico. L'anti aggiunta di acqua rilascia trans-2-bromo-1-metilcicloesanolo come miscela racemica.

Poiché gli alcheni sono insolubili in acqua, la reazione viene solitamente eseguita in solventi come il dimetilsolfossido acquoso. N-La bromosuccinimide funge da fonte stabile e meno dannosa di bromo.

È interessante notare che, nei sistemi biologici, la bromoperossidasi ossida lo ione bromo nel corrispondente acido ipobromoso, che dopo l'aggiunta elettrofila al substrato e la successiva reazione con l'acqua, produce 2-bromo-1-fenil-1,3-propandiolo, una bromoidrina.