Markovnikovo pravidlo a karbokationty

Markovnikovo pravidlo a kationty. Zjišťování, která adice proběhne pravděpodobnější.

V posledním videu jsme viděli mechanismus,

ve kterém zreagoval bromovodík

s tímto alkenem jednoduchou adicí.

Měli jsme adici tohoto halogenidu

na to, co začalo jako alken

a potom skončilo jako alkan 2-brom-pentan.

Ale během toho jsme
udělali svévolné rozhodnutí,

které jsem nevysvětlil.

Podívejte se, tento vodík
má parciální kladný náboj,

protože tato částice je elektronegativní,

a možná když je částečně kladný,
bude přitahován.

Možná jenom správně narazí

na jeden z těchto uhlíků.

Možná jenom ukradne jeho elektron.

V posledním videu jsme se rozhodli,

že vezme elektron této částice.

Ale stejně tak si můžete představit,

že vezme elektron od této částice.

Pojďme si pro toto namalovat mechanismus

a přemýšlet o tom,

co z toho je pravděpodobnější.

Takže co se stane?

Takže ještě jednou, tato částice...

..dovolte mi nakreslit všechny
jeho valenční elektrony..

takže toto je brom.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
valenčních elektronů.

Máme tu vodík.

Udělám ho ve stejné barvě.

Vodík má svůj elektron tady.

Toto je částečně kladné

a toto je částečně záporné.

Vodík může chtít vzít jeden
z těchto elektronů pryč.

Udělejme to od tohoto uhlíku.

Takže on má elektron právě tady,

takže druhá strana této vazby,

ten půjde na vodík,
jestliže je vodík blízko

nebo je k němu možná přitahován.

A když dojde k vodíku,

pak tento vodík uvolní elektron,

který chtěl sám brom,

protože je tak elektronegativní.

Takže potom jde tento elektron k bromu.

Jak to bude vypadat po
tomto kroku?

Co bude další krok naší reakce?

A bude to vypadat zásadně jinak

než tady toto.

Takže co se stane teď?

Máme uhlík se dvěma navázanými vodíky

a pouze jednoduchou vazbou na uhlík,

který má právě tady
navázaný původní vodík.

Dovolte mi napsat můj vodík trošku...

...vlastně, dovolte mi napsat
celou tuto věc trochu blíž.

Takže máme náš uhlík,
na který je navázaný vodík

a další vodík.

Teď je tu pouze
jednoduchá vazba na tento uhlík,

na který je navázán vodík
a potom zbytek řetězce.

Nakreslím tady zbytek řetězce.

A teď tento elektron šel na uhlík.

Další elektron, který

je spárován stále s tímto uhlíkem,

takže teď je na tento uhlík navázán

tento vodík.

Takže tento modrý elektron
je teď s vodíkem.

Nakreslím to.

Takže ten modrý elektron, který byl tady,

teď odešel za oranžovým vodíkem.

Nakreslím to trochu pečlivěji.

Odešel za tímto vodíkem právě tady.

A potom tento vodík ztratil svůj elektron,
který šel k bromu.

Brom měl původně
sedm valenčních elektronů:

jeden, dva, tři, čtyři, pět, šest, sedm.

A potom sebral jeden elektron
navíc od vodíku,

takže teď bude mít negativní náboj.

Je to negativní ion.

Je to bromid.

Je to bromidový anion,
jak bychom to mohli nazvat.

A od té chvíle,
kdy tento prvek ztratil elektron,

měl čtyři valenční elektrony,
jeden předal vodíku,

ten má teď pozitivní náboj.

Je to karbokation.

Takže si všimněte rozdílu.

Předtím ztratil tento prvek elektron,

a tak se vodík navázal na tento uhlík.

V této situaci ztratil
tento prvek elektron,

takže se vodík navázal na další uhlík.

Můžete představit,

že se děje něco velmi podobného,

co se dělo v prvním videu,

ale teď se to děje se na tomto uhlíku,

Takže to udělejme.

Tento uhlík je pozitivní.

Bromidový ion je jasně negativní,

takže se nejspíš bude chtít
zbavit jednoho elektronu.

Takže tento elektron půjde na karbokation

a vytvoří se vazba.

Tento zelený půjde na karbokation

a tento fialový zůstává s bromem.

A tak se vytvoří vazba.

Jsou spárováni.

Takže teď zpátky,
máme uhlík a původní vodíky.

Máme tento uhlík, tento vodík,

a zbytek řetězce: CH2, CH3.

A potom máme tento vodík,
který je navázán.

Což byl náš první krok.

A teď se brom navázal
na tento uhlík právě tady.

Tento brom se navázal na tento uhlík zde.

A máme to!

Toto je další možný mechanismus.

Tentokrát jsme skončili s 2-brompentanem, že?

Protože je na uhlíku číslo 2.

Tady máme 1-brom-pentan.

Jeden, dva, tři, čtyři, pět.

Stále pět uhlíků.

Brom je napojený na tento uhlík tady,

a tady je napojený na uhlík číslo 2.

Teď se nad tím zamyslíme,

protože na první pohled

oba tyto mechanismy vypadají smysluplně.

Ale kdybyste to provedli experimentálně,

viděli byste, že toto je mechanismus,

který můžeme opravdu pozorovat.

Já sám jsem ho neprováděl,

takže neznám přesný poměr.

Ale budete pozorovat
ve větší míře tento mechanismus.

Velká většina produktů,

které vidíte, budou tyto, ne ty druhé.

Otázkou je, jak víte,

oba tady nahoře vypadají smysluplně,

Proč je mnohem více pravděpobodnější,
že bude probíhat tento a ne ten druhý?

Všechno to vyplývá z něčeho,
co se jmenuje Markovnikovo pravidlo.

Markovnikovo pravidlo

Existují 2 možnosti, jak o něm přemýšlet.

Když o tom přemýšlíme, lépe řečeno, on to pozooroval,

zdá se, že funguje.

Nebyli si na 100% jistí, proč to funguje.

My o tom můžeme trochu přemýšlet.

Takže Markovnikovo pravidlo,

pojďme ho probrat.

Můžete o tom přemýšlet tak,
že věc, která už má více vodíků

bude mnohem raději
dostávat ještě více vodíků,

což je to, co se dělo tady.

Tato věc na sobě měla více vodíků

než tento uhlík vpravo.

Tento pravý uhlík měl vodík,

ale měl na sobě také
připojenou další alkylovou skupinu.

Takže věc, která měla více vodíků,

skončila s vodíkem,

a ta věc, která měla více skupin

tato část měla více skupin, že?

Měla jednu skupinu tady.

Tento uhlík neměl žádnou.

Skončil s bromem.

Takže uhlík s více vodíky,

končí s ještě více vodíky.

Uhlík, který má více skupin,
končí s více skupinami.

Hádám, že se vám to asi zamotá hlavu,
než to pochopíte.

Ale pořád je to jenom pravidlo,
takže proč to dává smysl?

Začne to dávat smysl,
když se zamyslíte

nad průběhy obou mechanismů,

kde jsme museli mít karbokation.

Mluvili jsme o tom v minulém videu.

Karbokation

Karbokation máme právě tady.

Tady je karbokationtem
ten levý uhlík.

Tady naopak ten napravo.

A Markovnikovo pravidlo vychází z toho,

který karbokation je více stabilní,

který má nižší energetickou hladinu.

Z toho vychází, že ten karbokation,

který je navázán na elektronově
bohatší molekuly nebo atomy,

bude více stabilní.

Můžete si představit,

že je kladně nabitý,
ale má kolem sebe více uhlíků,

takže může sdílet některé
z těchto elektronů.

Elektronové mraky trochu vypomáhají tomu,

aby byl trochu více stabilní.

Toto je navázáno pouze
na jeden další uhlík,

takže toho nesdílí méně.

Toto je navázáno na dva.

Obecně, když je navázán pouze
na jeden další uhlík,

nazýváme ho primární uhlík.

A když je to karbokation,

pak toto je primární karbokation.

Tento prvek je navázán na dva uhlíky,

takže bude nazván sekundární uhlík.

Jestliže mluvíme o karbokationtu,
pak jde o sekundární karbokation,

takže toto je ten sekundární.

Takže sekundární karbokation
je stabilnější než primární.

A potom terciátní,

kdyby jste tady měli další uhlíkovou
skupinu nebo něco jiného,

co by mělo hodně elektronů,

bylo by to ještě více stabilní.

Takže když je vazba na 3 věci, pak je více
stabilní než věc, která je navázána na 2.

..když říkám 2 věci,
myslím jiné než vodík..

a také stabilnější než ta s jednou.

Takže Markovnikovo pravidlo
je celé vedlejší produkt toho,

že tento karbokation je stabilnější

než tento.

Je to vlastně sekundární versus primární.

Protože sekundární
si může půjčit elektrony

od někoho z jeho přátel.

Má víc sousedů, kteří mu
půjčí elektrony, než tento.

A protože je toto víc stabilní,

pak je pravděpodobnější,
že to bude probíhat na něm.

Takže je pravděpodobnější,
že budeme mít tento meziprodukt.

Že budeme mít tento je
mnohem méně pravděpodobné.

A proto je pravděpodobnější,

že dostanete produkt vlevo,

2-brom-pentan než 1- brom-pentan.