Differenza chiave – Regola Markovnikov vs Anti-Markovnikov
Nei primi anni 1870, un chimico russo di nome Vladimir Markonikov derivò una regola basata su una serie di osservazioni empiriche. La regola fu pubblicata come regola di Markovnikov. La regola di Markovnikov aiuta a prevedere la formula risultante dell'alcano, quando un composto avente la formula generale di HX (HCl, HBr o HF) o H2O viene aggiunto a un alchene asimmetrico (tale come propano). È possibile invertire i prodotti minori e maggiori quando le condizioni di reazione vengono modificate e questo processo è indicato come addizione di Anti-Markovnikov. La differenza fondamentale tra la regola di Markovnikov e la regola anti-Markovnikov è spiegata di seguito.
Cos'è la regola di Markovnikov?
La definizione della regola di Markovnikov è, quando l'aggiunta di acido protico con la formula di HX (dove X=alogeno) o H2O (considerato come H-OH) ad un alchene, l'idrogeno si lega al carbonio a doppio legame con il maggior numero di atomi di idrogeno, mentre l'alogeno (X) si lega all' altro carbonio. Pertanto, questa regola è spesso interpretata come "i ricchi diventano più ricchi". La regola può essere illustrata usando la reazione del propene con acido bromidrico (HBr) come segue.
Figura 01: La regola di Markovnikov è illustrata dalla reazione del propene con acido bromidrico
La stessa regola si applica quando un alchene reagisce con l'acqua per formare alcol. Il gruppo ossidrile (-OH) si aggiunge al carbonio a doppio legame con il maggior numero di legami CC, mentre l'atomo di idrogeno (H) si aggiunge all' altro carbonio a doppio legame che ha più legami CH. Pertanto, secondo la regola di Markovnikov, quando un HX viene aggiunto ad un alchene, il prodotto maggiore ha l'atomo H nella posizione meno sostituita mentre la X nella posizione più sostituita. Pertanto, questo prodotto è stabile. Tuttavia, è ancora possibile formare un prodotto meno stabile, o lo chiamiamo prodotto minore, in cui l'atomo H si lega alla posizione più sostituita del legame C=C, mentre X si lega alla posizione meno sostituita.
Figura 02: Aggiunta di bromuro di idrogeno ad un alchene
Il meccanismo dell'aggiunta di HX a un alchene può essere spiegato in due passaggi (vedi figura 02). Innanzitutto, l'aggiunta di un protone (H+) avviene quando il doppio legame C=C dell'alchene reagisce con H+ di HX (in questo caso è HBr) a formare un intermedio di carbonatazione. Quindi avviene la reazione di un elettrofilo e di un nucleofilo come secondo passaggio per formare un nuovo legame covalente. Nel nostro caso, Br– reagisce con l'intermedio di carbonatazione che ha carica positiva per formare il prodotto finale.
Cos'è la regola anti-Markovnikov?
La regola anti-Markovnikov spiega l'opposto dell'affermazione originale della regola di Markovnikov. Quando HBr viene aggiunto a un alchene in presenza di perossido, l'atomo H si lega al carbonio a doppio legame che ha meno legami CH, mentre Br si lega all' altro carbonio che ha più legami CH. Questo effetto è anche noto come effetto Kharash o effetto perossido. L'aggiunta anti-Markovnikov avviene anche quando i reagenti sono esposti alla luce ultravioletta. Questo è l'esatto opposto della regola di Markovnikov. Tuttavia, la regola anti-Markovnikov non è l'esatto processo inverso dell'addizione di Markovnikov poiché i meccanismi di queste due reazioni sono completamente diversi.
La reazione di Markovnikov è un meccanismo ionico, mentre la reazione anti-Markovnikov è un meccanismo di radicali liberi. Il meccanismo avviene come una reazione a catena e ha tre fasi. La prima fase è la fase di avvio della catena, in cui avviene la dissociazione fotochimica di HBr o perossido per formare radicali liberi Br e H. Quindi, nella seconda fase, il radicale libero Br attacca la molecola di alchene per formare due possibili radicali liberi bromoalchilici. Il 2° radicale libero è più stabile e si forma prevalentemente.
Figura 3: Esempi di aggiunta di Anti-Markovnikov
Durante la fase finale, il radicale bromoalchilico più stabile reagisce con l'HBr formando un prodotto anti-Markovnikov più un altro radicale libero bromo, che continua la reazione a catena. A differenza di HBr, HCl e HI non danno luogo a prodotti anti-Markovnikov poiché non subiscono reazioni di addizione di radicali liberi. È perché il legame H-Cl è più forte del legame H-Br. Anche se il legame H-I è molto più debole, la formazione di I2 è più preferita come legame C-I in condizioni relativamente instabili.
Qual è la differenza tra la regola Markovnikov e quella anti Markovnikov?
Regola Markovnikov vs Anti Markovnikov |
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| Markovnikov La regola spiega quando l'aggiunta di acido protico con la formula di HX (dove X=alogeno) o H2O (considerato come H-OH) ad un alchene, l'idrogeno si lega al carbonio a doppio legame con il maggior numero di atomi di idrogeno, mentre l'alogeno (X) si lega all' altro carbonio. | La regola anti-Markovnikov spiega quando HBr viene aggiunto a un alchene in presenza di perossido, l'atomo H si lega al carbonio a doppio legame che ha meno legami CH, mentre Br si lega all' altro carbonio che ha più legami CH |
| Meccanismo | |
| Meccanismo ionico | Meccanismo dei radicali liberi |
| Reattivi | |
| HCl, HBr, HI o H2O | Solo HBr (non HCl o HI subiscono questa reazione di addizione) |
| Medio/Catalizzatore | |
| Non è richiesto alcun supporto | Deve essere presente perossido o raggi ultravioletti |
Riepilogo – Regola Markovnikov vs Anti-Markovnikov
Markovnikov e anti-Markovnikov sono due tipi di reazioni di addizione che si verificano tra HX (HBr, HBr, HI e H2O) e alcheni. La reazione di Markovnikov si verifica quando l'aggiunta di HX a un alchene, dove H si lega all'atomo di carbonio meno sostituito del doppio legame, mentre X si lega all' altro atomo di carbonio a doppio legame attraverso un meccanismo ionico. La reazione anti-markovnikov avviene quando HBr (non HCl, HI o H2O) viene aggiunto a un alchene, dove Br si lega al carbonio a doppio legame meno sostituito, mentre H si lega all' altro atomo di carbonio, attraverso un meccanismo di radicali liberi. Questa è la differenza tra la regola Markovnikov e quella anti-Markovnikov.
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