马氏规则

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马氏规则(又称马尔科夫尼科夫规则,Markovnikov规则或Markownikoff规则)是一个基于扎伊采夫规则区域选择性经验规则,是由俄国化学家马尔夫尼科夫在1870年提出的。其内容即:当发生亲电加成反应(如卤化氢和烯烃的反应)时,亲电试剂中的正电基团(如氢)总是加在连氢最多(取代最少)的碳原子上,而负电基团(如卤素)则会加在连氢最少(取代最多)的碳原子上。
中文名
马氏规则
外文名
Markovnikov rules
提出者
马尔科夫尼科夫
提出时间
1870年
应用学科
化学
适用领域范围
有机化学

马氏规则定律定义

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马尔科夫尼科夫规则(Markovnikov Rule)简称“马氏规则”。它是指有机反应中的一条规律。1870年由马尔科夫尼科夫发现。马氏规则规定:在烯烃的亲电加成反应中,加成试剂的正性基团将加到烯烃双键 ( 或三键)带取代基较少 (或含氢较多 )的碳原子上 。它阐明了在加成试剂与烯烃发生反应中,如可能产生两种异构体时,为何往往只产生其中的一种。例如,在卤化氢对异丁烯的加成反应中,HX 的正离子H连接到双键末端的碳原子上,形成叔卤代物
马氏规则的这种具有选择性的加成称为区位选择,可以用电子效应来阐明 。带正电荷部分的Y首先进攻双键,它倾向于加成到双键中电子密度较高的一端,同时所生成的碳正离子一端带有取代基:
由于烷基的超共轭稳定作用,有利于正电荷的分散,结构式a比b稳定,是加成反应的主要方向。因此,马氏规则可以用来预示亲电加成反应的方向。马氏规则可用另一种方法表述:不对称烯烃与极性试剂加成时,试剂中正离子或带部分正电荷部分加到重键中带有部分负电荷的碳原子上,而试剂中负离子或带部分负电荷部分加到重键中带有部分正电荷的碳原子上。如此表述,不仅适用于不含氢原子的加成试剂,也适用于分子中含有吸电基的不饱和烃的衍生物
在自由基加成反应中,加成试剂对烯烃的加成位置往往与马氏规则不一致。例如,在溴化氢对异丁烯的加成反应中,若在
自制 自制
过氧化物的作用下,则溴原子连接到末端碳原子上,而不是按马氏规则所预示那样,连在第二碳原子上,结果得到2-甲基溴丙烷:
这一现象称为过氧化物效应。造成这种现象的原因是:在上述自由基加成反应中,首先进攻双键的试剂是Br·。由于生成自由基的稳定性不同,二级碳自由基因受两个甲基的超共轭稳定作用,要比一级碳自由基的稳定性大,故前者成为加成反应的主要方向。[1]  [2] 

马氏规则产生原因

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马氏规则的原因是亲电加成反应中生成了较为稳定的碳正离子。加上一个H+的碳原子会使其他碳原子上引入一个正电荷,形成一个碳正离子。由于诱导效应超共轭效应取代基(碳上连接的碳或给电子基团)
马氏规则 马氏规则
越多的碳正离子越稳定。而加成反应的主要产物会由一个更加稳定的中间体产生。所以烯烃加溴化氢时,溴化氢中的氢总是加在连氢最多的碳上,而卤素基团加在连氢最少的碳上。然而,其它比较不稳定的碳正离子仍然存在,通过它们生成的产物是不符合马氏规则的,通常是反应的副产物
这个规则可以概括为“氢多加氢”“富者愈富,而穷者愈穷”:连氢多的碳会得到另外的氢,而连氢少的碳会得到另外的取代基。对于其他不对称亲电试剂也是如此。正电基团加到取代少的碳上,负电基团加到取代多的碳上。

马氏规则发展简史

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马尔科夫尼科夫用于证明其规则的一个反应是碘化氢和溴乙烯的加成。根据他的规则,卤素将会加在已经有一个卤素的碳上。而这个产物(1-碘-1-溴乙烷)是偕卤化物水解反应的产物。用潮湿的氧化银处理这个产物则会得到乙醛,证明了产物的结构。
原理 原理
有人认为,在1869年马尔科夫尼科夫的论文是粗心的,因为他自己没有做很多实验。这个规则仅仅作为了一个四页长的脚注出现在了一篇26页的文章中。因此他的规则经过了大约60年才被广泛认可。
最初,马氏规则应用于普通烯烃与卤化氢的亲电加成反应,氢原子加在了含氢较多的碳原子上。但是,当烯烃双键上连接了具有吸电子诱导效应的基团时,氢原子加在了含氢较少的碳原子上。虽然加成取向不同,但它们本质上都符合马氏规则。后来,由于反应物结构和反应试剂的多样性且反应机理各异,最终总结出了广义的马氏规则。[1] 
参考资料
  • 1.    东北师范大学等五院校合编 . 有机化学 (上册) . 第二版 , 北京 : 高等教育出版社 , 19 86 : 70 一 7
  • 2.    美R.T.莫里林,R.N.博伊德著,复且大学化学系有机化学教研组译 .有机化学 ( 上册 ) . 北京 : 科学出版社 , 1986 :166、417
词条标签:
自然学科 理学 化工产品