¿Por qué ocurre la formación de halohidrina?

Algo que aprendí al aprender química orgánica: no es una ciencia difícil. Mire siempre el mecanismo para comprender la reacción. No tiene sentido memorizar alqueno + [matemáticas] Br_2 [/ matemáticas] + el agua da halohidrinas si no comprende lo que está sucediendo.

Aquí está el mecanismo para la formación de halohidrina.

Su pregunta es sobre el primer paso: ¿por qué el doble enlace ataca a Br para formar un ion de bromonio cuando puede desprotonar agua?

Hay algunos factores (no exhaustivos):

  1. Energía de enlace
    Según esta tabla, la energía de enlace del enlace Br-Br es de 193 kJ / mol, que es mucho más baja que la energía de enlace OH de 467 kJ / mol. Desde un punto de vista puramente de energía de enlace, sería mucho más fácil para el alqueno romper el enlace Br-Br (193 kJ / mol) y formar un enlace C-Br (276 kJ / mol), que romper un OH enlace (467 kJ / mol) y formar un enlace CH (413 kJ / mol) – un déficit de energía.
  2. Comportamiento ácido-base
    La reacción se lleva a cabo en un entorno acuoso neutro, lo que significa que si el alqueno desprotona el agua, genera [matemáticas] OH ^ – [/ matemáticas], que es una base fuerte y, por lo tanto, un grupo de partida pobre. [matemáticas] OH ^ – [/ matemáticas] como una base fuerte bien podría llevar a cabo la desprotonación para regenerar el alqueno y el agua. Como tal, la hidratación de los alquenos casi siempre se lleva a cabo en condiciones ácidas que ofrecen una gran cantidad de [matemáticas] H_3O ^ + [/ matemáticas] para suministrar las [matemáticas] H ^ + [/ matemáticas]. Por otro lado, [math] Br ^ – [/ math] es un buen grupo saliente ya que es una base conjugada débil de un ácido fuerte, y no es tan reactivo.

Para la química orgánica, recomendaría leer sobre conceptos fundamentales como ácido-base ([matemática] pK_a [/ matemática]), nucleofilicidad, efectos inductivos / de resonancia y algo de teoría MO para comprender los mecanismos. La química orgánica de Clayden es un excelente lugar para comenzar, ya que brinda una comprensión mecanicista de la química orgánica en lugar de A + B-> C.

Piense en las fuerzas dipolo inducidas. El bromo los usa. Cuando el enlace pi (un nucleófilo) está cerca del bromo (diatómico) el enlace pi reacciona. Esto forma el intermedio de tres miembros (ion bromonio) con una carga positiva en uno de los átomos de Br (debido a su valencia actual en esa estructura). Esto hace que ambos átomos de carbono del alqueno adquieran una carga positiva parcial. El carbono más sustituido tiene la mayor carga parcial. Luego, el agua ataca este carbono, abriendo el intermedio de tres miembros, empujando los electrones hacia el Br y el átomo de oxígeno de la molécula de agua obtiene la carga positiva. El ion bromuro luego elimina un protón del resto de agua cargada positivamente, creando HBr. Voila! ¡Una bromohidrina neutral! El cloro sigue el mismo mecanismo.

El bromo es polarizable, lo que significa que cuando un nucleófilo (un alqueno) se acerca a un átomo de bromo adquiere una carga positiva parcial. Se vuelve electrofílico y el alqueno ataca formando el catión bromonio. También puede pensar en el bromo como un agente oxidante, necesita electrones y los alquenos tienen un exceso. La mayoría de las reacciones químicas ocurren cuando hay un exceso o una deficiencia en la densidad electrónica.

Esto podría ayudarlo a comprender la polarización.

Polarizabilidad – Wikipedia