137Organische Produkte B3 Mechanismus der elektrophilen Addition an Ethen Die Versuche zeigen eine alternative Möglichkeit für die Synthese von Halogenalkanen (vgl. S. 133). Hier reagieren Alkene im Gegensatz zu Alkanen relativ leicht und auch bei Dunkelheit mit Halogenen (LV1, V2). Die gebildeten Halogenalkane sind in hydrophoben Lösemitteln wie Heptan gut löslich und können durch die Beilstein-Probe nachgewiesen werden. Die Addition eines Halogens an ein Alken nennt man Halogenierung. Die Addition von Brom an ein Alken ist entsprechend eine Bromierung, dabei bildet sich ein Dibromalkan (LV1): Die Reaktionsschritte vom Alken zum Halogenalkan verlaufen nach dem Mechanismus der elektrophilen Addition (B3) wie folgt: 1. Schritt: In einem Brom-Molekül, das sich der Kohlenstoff-KohlenstoffDoppelbindung des Alken-Moleküls nähert, findet eine vorübergehende Polarisierung der Elektronenpaarbindung statt. Das Brom-Atom mit der positiven Partialladung greift die Doppelbindung elektrophil1 an, wobei es mit einem Elektronenpaar der Doppelbindung zu einer Wechselwirkung und zur Ausbildung des Tradukts kommt. Die Doppelbindung im Alken-Molekül und die Bindung im Brom-Molekül werden heterolytisch2 aufgebrochen. Dabei entsteht als Interdukt das cyclische Bromonium-Ion. 2. Schritt, Variante a): Das abgespaltene Bromid-Ion kann nun das Bromonium-Ion nucleophil3 angreifen und bildet eine Elektronenpaarbindung zu einem der beiden Kohlenstoff-Atome im Bromonium-Ion. Gleichzeitig geht der Dreierring auf und das darin gebundene Brom-Atom löst die Bindung zu einem Kohlenstoff-Atom heterolytisch und ist somit an das andere Kohlenstoff-Atom gebunden. Es entsteht daher immer ein Dibromalkan-Molekül mit den Brom-Atomen an benachbarten Kohlenstoff-Atomen. Die Ergebnisse der Nachweise in V2 passen nicht zu der beschriebenen Variante a), nach der außer dem Dibromalkan kein weiteres Produkt entsteht. V2 zeigt aber die Bildung einer sauren Lösung an, in der mit Silbernitrat-Lösung auch Halogenid-Ionen nachgewiesen werden. Dies kann damit erklärt werden, dass alternativ zum Bromid-Ion ein Wasser-Molekül das Bromonium-Ion nucleophil angreift (Variante b). Durch Abspaltung eines Protons bildet sich dabei ein Monobromalkanol-Molekül. Aufgabe A1 Markieren Sie in einer Kopie von B3 die Elektronenpaare im Alken-Molekül und im Brom-Molekül in verschiedenen Farben und verdeutlichen Sie dadurch den Mechanismus. Elektrophile Addition an Alkene Fachbegriffe elektrophile Addition, Halogenierung, cyclisches Bromonium-Ion, elektrophil, nucleophil, heterolytisch, Halogenalkan, Bromalkanol 1 von elektrophil (griech.) = elektronenfreundlich, Elektronen suchend; 2 von heteros (griech.) = verschieden und lyein (griech.) = lösen, trennen. Bei der Heterolyse einer Elektronenpaarbindung entsteht ein Ionenpaar. 3 von nucleophil (griech.) = kernfreundlich, kernliebend 1. Schritt Edukt langsam Tradukt 2. Schritt, Variante a) schnell Produkt 2. Schritt, Variante b) Br2 C C + H H H H Br C C ...... Br d+ d– H H H H schnell Interdukt Br C C Br+ H H H H Br C C Interdukt Br oder H H H H Br C C Br H H H H Br C C O H H d+ d– d+ H H H H Br C C OH H+ + H H H H HBr2 C C H+ H Br Br H C C H H H H 3377_01_01_2012_Kap3_124_211 23.09.14 06:28 Seite 137 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge nt m d es C .C . B uc hn er V er la gs