Ավելացման ռեակցիաների համար բնորոշ է երկու կամ ավելի սկզբնական արտադրանքներից մեկ քիմիական միացության առաջացումը: Հարմար է դիտարկել էլեկտրոֆիլային ավելացման մեխանիզմը՝ օգտագործելով ալկենների օրինակը՝ մեկ կրկնակի կապով չհագեցած ացիկլիկ ածխաջրածիններ։ Նրանցից բացի, այլ ածխաջրածիններ՝ բազմաթիվ կապերով, այդ թվում՝ ցիկլային, նման փոխակերպումների մեջ են մտնում։
Նախնական մոլեկուլների փոխազդեցության քայլեր
Էլեկտրաֆիլային հավելումը տեղի է ունենում մի քանի փուլով: Էլեկտրոֆիլը, որն ունի դրական լիցք, հանդես է գալիս որպես էլեկտրոն ընդունող, իսկ ալկենի մոլեկուլի կրկնակի կապը՝ որպես էլեկտրոն դոնոր։ Երկու միացություններն էլ սկզբում ձևավորում են անկայուն p-համալիր: Այնուհետև սկսվում է π-համալիրի վերափոխումը ϭ-համալիրի։ Այս փուլում կարբոկատիոնի ձևավորումը և դրա կայունությունը որոշում են փոխազդեցության արագությունը որպես ամբողջություն: Այնուհետև կարբոկատիոնը արագ արձագանքում է մասամբ բացասաբար լիցքավորված նուկլեոֆիլին և ձևավորվում էվերափոխման վերջնական արդյունք։
Փոխարինիչների ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա
Լիցքի (ϭ+) տեղակայումը կարբոկացիայի մեջ կախված է սկզբնական մոլեկուլի կառուցվածքից: Ալկիլ խմբի դրսևորած դրական ինդուկտիվ ազդեցությունը հանգեցնում է հարակից ածխածնի ատոմի լիցքի նվազմանը: Արդյունքում, էլեկտրոն նվիրաբերող փոխարինող ունեցող մոլեկուլում աճում են կատիոնի հարաբերական կայունությունը, π կապի էլեկտրոնային խտությունը և ընդհանուր առմամբ մոլեկուլի ռեակտիվությունը։ Էլեկտրոնների ընդունիչների ազդեցությունը ռեակտիվության վրա հակառակ կլինի։
Հալոգենի կցման մեխանիզմ
Ավելի մանրամասն վերլուծենք էլեկտրաֆիլ միացման ռեակցիայի մեխանիզմը՝ օգտագործելով ալկենի և հալոգենի փոխազդեցության օրինակը։
- Հալոգենի մոլեկուլը մոտենում է ածխածնի ատոմների միջև կրկնակի կապին և դառնում բևեռացված: Մոլեկուլի մի ծայրում մասամբ դրական լիցքի շնորհիվ հալոգենը դեպի իրեն է քաշում π կապի էլեկտրոնները։ Ահա թե ինչպես է ձևավորվում անկայուն π-համալիրը։
- Հաջորդ քայլում էլեկտրոֆիլ մասնիկը միավորվում է ածխածնի երկու ատոմների հետ՝ ձևավորելով ցիկլ: Առաջանում է ցիկլային «օնիում» իոն։
- Մնացած լիցքավորված հալոգեն մասնիկը (դրական լիցքավորված նուկլեոֆիլ) փոխազդում է օնիումի իոնի հետ և միանում նախորդ հալոգեն մասնիկի հակառակ կողմում։ Վերջնական արտադրանքը հայտնվում է `տրանս-1, 2-դիհալոալկան: Նմանապես, տեղի է ունենում հալոգենի ավելացում ցիկլոալկենին:
Հիդրոհալաթթուների ավելացման մեխանիզմ
Ջրածնի հալոգենիդների և ծծմբաթթվի էլեկտրաֆիլային ավելացման ռեակցիաները տարբեր կերպ են ընթանում: Թթվային միջավայրում ռեագենտը տարանջատվում է կատիոնի և անիոնի: Դրական լիցքավորված իոնը (էլեկտրոֆիլ) հարձակվում է π-կապը, միանում ածխածնի ատոմներից մեկին։ Ձևավորվում է կարբոկատիոն, որտեղ հարակից ածխածնի ատոմը դրական լիցքավորված է։ Այնուհետև կարբոկատիոնը փոխազդում է անիոնի հետ՝ ձևավորելով ռեակցիայի վերջնական արդյունքը։
Ռեակցիայի ուղղությունը ասիմետրիկ ռեակտիվների և Մարկովնիկովի կանոնի միջև
Էլեկտրաֆիլային ավելացումը երկու ասիմետրիկ մոլեկուլների միջև ընթանում է ռեգիոընտրովի: Սա նշանակում է, որ երկու հնարավոր իզոմերներից միայն մեկն է հիմնականում ձևավորվում: Տարածաշրջանային ընտրողականությունը նկարագրում է Մարկովնիկովի կանոնը, ըստ որի ջրածինը միանում է ածխածնի ատոմին, որը կապված է մեծ թվով այլ ջրածնի ատոմների հետ (ավելի հիդրոգենացված):
Այս կանոնի էությունը հասկանալու համար պետք է հիշել, որ ռեակցիայի արագությունը կախված է միջանկյալ կարբոկացիայի կայունությունից: Էլեկտրոններ նվիրաբերելու և ընդունող փոխարինիչների ազդեցությունը քննարկվել է վերևում: Այսպիսով, պրոպենին հիդրոբրոմաթթվի էլեկտրոֆիլ հավելումը կհանգեցնի 2-բրոմպրոպանի առաջացմանը։ Ածխածնի կենտրոնական ատոմի վրա դրական լիցք ունեցող միջանկյալ կատիոնն ավելի կայուն է, քան արտաքին ատոմի վրա դրական լիցք ունեցող կարբոկատիոնը։ Արդյունքում բրոմի ատոմը փոխազդում է ածխածնի երկրորդ ատոմի հետ։
Էլեկտրոններ քաշող փոխարինողի ազդեցությունը փոխազդեցության ընթացքի վրա
Եթե մայր մոլեկուլը պարունակում է էլեկտրոններ հանող փոխարինող, որն ունի բացասական ինդուկտիվ և/կամ մեզոմերային ազդեցություն, ապա էլեկտրոֆիլային հավելումը հակասում է վերը նշված կանոնին: Նման փոխարինողների օրինակներ՝ CF3, COOH, CN: Այս դեպքում էլեկտրոն քաշող խմբից դրական լիցքի ավելի մեծ հեռավորությունը առաջնային կարբոկատիոնն ավելի կայուն է դարձնում։ Արդյունքում ջրածինը միանում է ավելի քիչ ջրածնային ածխածնի ատոմի հետ։
Կանոնի համընդհանուր տարբերակը կունենա հետևյալ տեսքը. երբ անհամաչափ ալկենը և անհամաչափ ռեագենտը փոխազդում են, ռեակցիան ընթանում է ամենակայուն կարբոկատիոնի ձևավորման ճանապարհով:
