2010年12月12日 星期日

區域選擇性:馬可尼可夫法則 Regiospecificity:Markovnikov’s

有機化學的基礎241

1.      一個反應,如果反應路徑要穿越「陽離子cation」中間產物,那麼,中間產物「陽離子」是「三級tertiary」反應速率比「二級secondary」與「一級碳primary」快。

 

2.      因此,雖然理論上,「氯化氫」和「環己烯」的加成反應,中間產物可以是「三級tertiary」或「二級碳陽離子secondary」,但最後這個反應通過的中間產物是比較穩定的「三級碳陽離子」。

3.      值得注意的是「1-甲基環己烯 1-methylcyclohexene」雙鍵上的2個「碳原子」連接的取代基不同,處境並不一致。

4.      對「2號碳C-2」質子化(增加質子)會在速度決定步驟產生「三級碳陽離子」,對「1號碳C-1」質子化會形成「二級碳陽離子」。

5.      因為「二級碳陽離子」的穩定度低於「三級碳陽離子」,所以,形成「二級陽離子」的效率,遠不如形成「三級陽離子」快。

6.      因此,反應比較容易從「三級碳陽離子」衍生出產物「1--1甲基環己烷 1-chloro-1-methylcyclohexane」。

7.      能量到底對哪一個中間產物與最後產物有利?這裡有一個能量剖面圖,情況十分近似「氯化氫」加成反應的實際情形。

8.      位於圖正中央的反應物,往右進行反應形成較穩定的「三級碳陽離子」,再形成「產物」,這個方向的「反應速率」較快;位於正中央的反應物往左反應,形成「二級碳陽離子」,再形成「產物」,這個方向的「反應速率」較慢。

9.      不論在「動力學」還是「熱力學」控制下,結果都會形成「1--1-甲基環己烷 1-1chloro-1-methylcyclohexane」(圖右邊的產物);右邊的「產物」比左邊的「產物」穩定,而且反應路徑的「活化能」較低。

10.  雖然因為「1-甲基環己烯 1-methylcyclohexene」的「1號碳C-1」有「甲基methyl group」,使「1-甲基環己烯 1-methylcyclohexene」比「環己烯cyclohexene」穩定,結構不容易破壞;

11.  但是,一旦「1-甲基環己烯」形成碳陽離子,「甲基」穩定「碳陽離子」的效果更強,因此,「1-甲基環己烯」與「質子」的「加成反應」比較容易進行。

12.  「碳=碳」雙鍵加「鹵化氫HX」反應是逐步進行的。產物上「氫H」和「鹵素X」擺放的位置,依據怎麼擺「中間產物」「碳陽離子」比較穩定來決定。

13.  因此,「酸」的「質子化」會選擇「雙鍵」中「取代基」比較少的「碳離子」啟動,這種反應傾向稱為「區域選擇性regiochemistry」,或「位置異構化」。

14.  依據區域選擇性法則「不對稱烯」進行鹵化氫HX加成反應,會反映出「質子」選擇「取代基」較少的「碳」鍵結(加成)的傾向

15.  俄國化學家馬可尼可夫Vladimir Markovnikov首先發現這個法則,所以稱為馬可尼可夫法則 Markonikov rule

16.  馬可尼可夫31歲提出這個法則時,並不瞭解這個法則的化學理論基礎。無庸置疑的是,他是一個優秀的科學家,他統合從實驗觀察到的現象,找到預測新反應的方法。

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. WhitesellOrganic Chemistry

 

歌德:

1.      最高深的事情,都可以理解;所有的事實,都有其理論。我們所看到的各種現象,就是學理。

2.      所有的事,都比我們想像得簡單,同時,也都比我們所能理解的複雜。

3.      我們如何對科學有幫助呢?讓富有觀察力的人與博學多聞又有教養的人,互相合作,使他們各展所長,那樣所有事物都會被理解,所有的定理都會出現,逐漸地,社會大眾就會越來越理性

4.      如果不研究自然,我們就無法精通一般人的想法,也無法訓練自己的思想,更無法了解比較嚴謹的法則性格上的強弱;因為人們了解了大自然的法則,就更容易掌握人類社會的盲點。但是,自然,並不幽默,自然,通常是真實、認真、嚴格的

5.      播種之後,收穫就不是件難事了

6.      如果不認真做事,這個社會上便沒有一件事情,能順利完成。所有有教養的人,一定都認真做事。

7.      一個人如果沒有專精的工藝,將會造成自己很大的損失。人專注於學習一樣事物,就會不知不覺地忘我,在那時候,人會發現自然的美妙與法則,那就是所謂的智慧吧!如果沒有這種經驗,那麼,那個人必定是個庸才。

8.      猜疑的想法、不安的猶豫、可憐的投訴,絕對不是拯救悲慘命運之道,絕對不能讓人恢復自由之身。抵抗暴力、堅強地挺立、絕不屈服、奮戰到底、窮究一切的智慧來決鬥,這時候你才能開始呼喊,要諸神伸出神聖救援之手。

9.      我們從何處誕生呢?從愛之中。我們如何滅亡呢?沒有愛。我們憑什麼戰勝自己呢?愛。我們能找到愛嗎?愛人如己。

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