Zadanie 17

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Powiększ

Klucz pojęciowy — reguła Markownikowa

Reguła Markownikowa (1869): w addycji HX (lub H₂O w środowisku kwaśnym) do niesymetrycznego alkenu:

• H przyłącza się do C z większą liczbą H (mniej rzędowy).
• X (lub OH) przyłącza się do C z mniejszą liczbą H (bardziej rzędowy).

Mechanizm: powstaje najstabilniejszy karbokation (3°-rzędowy > 2°-rzędowy > 1°-rzędowy).

Przykład: propen + HCl:

• CH₂=CH-CH₃ + HCl → CH₃-CHCl-CH₃ (2-chloropropan, NIE 1-chloropropan).

W zadaniu (reakcja 1):

• 3-etylo-2-penten (CH₃-CH=C(C₂H₅)-CH₂-CH₃).
• C2 ma 1 H, C3 ma 0 H (więcej podstawników).
• Markownikow: H na C2, OH na C3 → 3-etylo-3-pentanol (III-rzędowy).

Klucz pojęciowy — hydroboracja-oksydacja

Hydroboracja (H.C. Brown, Nobel 1979):

1. Etap 1: BH₃ + alken → alkilobor R-BH₂.
   • Bór wchodzi na mniej zatłoczony C (regioselektywność anti-Markownikow).
2. Etap 2: R-BH₂ + H₂O₂ + OH⁻ → R-OH.
   • Zachowanie pozycji B (utrata grupy BH₂ → OH zostaje).

Skutek: OH na mniej rzędowym C (przeciwnie do reguły Markownikowa).

W zadaniu (reakcja 2):

• 2-metylo-1-buten (CH₂=C(CH₃)-CH₂-CH₃).
• C1 (CH₂=) jest mniej zatłoczony niż C2 (z metylem + etylem).
• Hydroboracja: B na C1, H na C2.
• Po utlenieniu: OH na C1 → 2-metylo-1-butanol (I-rzędowy).

Mechanizm: dlaczego BH₃ wchodzi na mniej rzędowy C?

Przyczyna: zawada steryczna.

• Atom B (mały) + 3 atomy H tworzą “BH₂-” grupę, która woli mniej zatłoczone otoczenie.
• Bardziej rzędowy C jest “zatłoczony” przez podstawniki → trudniej tam wciągnąć B.

Efekt elektroniczny: BH₃ nieco elektrofilowy (puste orbitale na B), ale dominuje zawada.

Klucz pojęciowy — rzędowość alkoholu

Rzędowość	Liczba C połączonych z C-OH	Przykład
I-rzędowy (1°)	1 (lub 0)	CH₃-CH₂-CH₂-OH (1-propanol)
II-rzędowy (2°)	2	CH₃-CH(OH)-CH₃ (2-propanol)
III-rzędowy (3°)	3	(CH₃)₃C-OH (tert-butanol)

W zadaniu:

• Reakcja 1: 3-etylo-3-pentanol = (C₂H₅)(CH₂CH₃)(CH₂CH₃)C-OH → 3 grupy etylowe na C-OH → III-rzędowy ✓.
• Reakcja 2: 2-metylo-1-butanol = HO-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃ → 1 grupa na C-OH (i 2 H) → I-rzędowy ✓.

Punktacja CKE

• 17.1. 2 pkt — oba alkeny + warunki. 1 pkt za 1/2 poprawnych.

Po co to umieć

Reguła Markownikowa = fundament chemii organicznej:

• Wszystkie reakcje elektrofilowej addycji do alkenów (HX, H₂O, X₂).
• Wyjaśnia regioselektywność w syntezie.
• Klucz dla syntezy farmaceutycznej (kontrola izomerii).

Hydroboracja-oksydacja = przełomowa metoda Browna (1956, Nobel 1979):

• Pozwala odwrócić regioselektywność.
• Łagodne warunki (T pokojowa).
• Wysoka stereo- i regio-selektywność.
• Stosowana w syntezie naturalnych produktów + leków.

Alkohole w przemyśle:

• III-rzędowe (np. tert-butanol) — rozpuszczalniki, dodatki paliw, syntety.
• II-rzędowe (np. izopropanol) — antyseptyki, rozpuszczalniki, kosmetyki.
• I-rzędowe (np. etanol, butanol) — paliwa, biopaliwa, rozpuszczalniki.

Synteza biologiczna: w organizmach enzymy (hydratazy) ostro kontrolują regioselektywność. Na przykład cytochromy P450 utleniają konkretne C w substratach.

Reakcje addycji w przemyśle:

• Polietylen (PE): n CH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)ₙ. Najbardziej produkowane tworzywo.
• Polipropylen (PP): n CH₂=CH(CH₃) → polimer.
• PVC (polichlorek winylu): addycja Cl₂ + dehydrohalogenacja, polimeryzacja.

Markownikow w pamięci — proste prawo: “rich gets richer” (bogaty staje się bogatszy). C z większą liczbą H dostaje jeszcze jeden H. C z mniejszą liczbą H dostaje OH/X.