알켄의 전기친화적 첨가 반응에서 Markovnikov 법칙이 성립하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 파이 결합을 가져 전자가 풍부한 알켄의 전기친화적 첨가 반응에서 Markovnikov 법칙이 성립하는 이유는 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 알켄의 전기친화적 첨가 반응에서 Markovnikov 법칙이 성립하는 이유는 반응 도중 형성되는 중간체의 안정성 때문인데요 전기친화적 첨가 반응을 단계별로 살펴보면, 먼저 알켄의 파이 결합이 전자 밀도가 높아 친전자체에 의해 공격을 받게 됩니다. 이 과정에서 이중결합이 끊어지고, 두 개의 탄소 중 하나에 전자가 부족한 탄소 양이온 중간체가 형성됩니다.
이때, 두 가지 방향으로 양이온이 형성될 수 있는데, 더 안정한 탄소양이온이 형성되는 경로가 선택되는데요, 탄소양이온의 안정성은 알킬 치환기의 전자 주는 효과인 유도 효과와 hyperconjugation에 의해 결정되며, 3차 > 2차 > 1차 > 메틸 순으로 안정합니다. 따라서 H⁺와 같은 전자가 부족한 친전자체가 알켄의 두 탄소 중 수소가 더 많이 붙어 있는 쪽, 즉 치환기가 적은 쪽에 결합하게 되면, 다른 쪽 탄소에는 양전하가 생기고, 이 위치는 치환기가 더 많아 안정한 탄소양이온이 됩니다. 이후 Br⁻, Cl⁻, OH⁻와 같은 음이온이 이 이 안정한 탄소양이온에 결합하면서 최종 생성물이 만들어지는데, 이 과정을 통해 바로 Markovnikov의 규칙, 즉 “수소는 수소가 많은 탄소에 더해지고, 다른 치환기는 더 치환된 탄소에 붙는다”를 따르게 되는 것입니다. 즉, 질문해주신 Markovnikov 법칙은 알켄의 전기친화적 첨가 반응에서 형성되는 중간체 탄소양이온의 상대적 안정성 때문에 성립하는 규칙이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.