ქიმიურ რეაქციებში სხვადასხვა ნაწილაკები შეიძლება დაემატოს ალკენებში ორმაგი ბმის და ალკინებში სამმაგი ბმის განადგურების ადგილზე. რა კანონები არეგულირებს ამ პროცესს? ასიმეტრიული ეთილენის ჰომოლოგების ქცევა ჰიდროჰალოგენაციისა და დატენიანების დროს შეისწავლა რუსმა მეცნიერმა ვ.ვ. მარკოვნიკოვმა. მან აღმოაჩინა, რომ რეაქციის მექანიზმი დამოკიდებულია წყალბადის ნახშირბადის რაოდენობაზე, რომელიც დაკავშირებულია ორმაგ ბმაში. მეცნიერის მიერ წამოყენებული ჰიპოთეზა ატომის სტრუქტურის სფეროში აღმოჩენების შემდეგ დადასტურდა. მარკოვნიკოვის წესმა საფუძველი ჩაუყარა სამეცნიერო თეორიის შექმნას, რომელსაც აქვს პრაქტიკული გამოყენება. ეს საშუალებას გაძლევთ უფრო რაციონალურად მოაწყოთ პოლიმერების, საპოხი ზეთების, სპირტების წარმოება.
მარკოვნიკოვის წესი
რუსმა მეცნიერმა დიდი დრო დაუთმო უჯერი ნახშირწყალბადებში ასიმეტრიული რეაგენტების დამატების მექანიზმის შესწავლას. გერმანულ ენაზე გამოქვეყნებულ თავის სტატიაში1870 წელს ვ.ვ.მარკოვნიკოვმა სამეცნიერო საზოგადოების ყურადღება მიიპყრო წყალბადის ჰალოიდების ურთიერთქმედების სელექციურობაზე ნახშირბადის ატომებთან, რომლებიც ორმაგ კავშირშია არასიმეტრიულ ალკენებში. რუსმა მკვლევარმა მოიყვანა მონაცემები, რომლებიც მან ემპირიულად მოიპოვა თავის ლაბორატორიაში. მარკოვნიკოვი წერდა, რომ ჰალოგენი აუცილებლად ერთვის ნახშირბადის ატომს, რომელიც შეიცავს წყალბადის ატომების უმცირეს რაოდენობას. მეცნიერის ნაშრომებმა დიდი პოპულარობა მოიპოვა მე-20 საუკუნის დასაწყისში. მის მიერ შემოთავაზებულ ურთიერთქმედების მექანიზმის ჰიპოთეზას ეწოდა "მარკოვნიკოვის წესი".
ორგანიკოსის ცხოვრება და მოღვაწეობა
ვლადიმერ ვასილიევიჩ მარკოვნიკოვი დაიბადა 1837 წლის 25 დეკემბერს (ძველი სტილის მიხედვით 13). სწავლობდა ყაზანის უნივერსიტეტში, მოგვიანებით ასწავლიდა ამ საგანმანათლებლო დაწესებულებაში და მოსკოვის უნივერსიტეტში. მარკოვნიკოვი 1864 წლიდან სწავლობს უჯერი ნახშირწყალბადების ქცევას წყალბადის ჰალოგენებთან ურთიერთობისას. 1899 წლამდე სხვა ქვეყნების მეცნიერები არანაირ მნიშვნელობას არ ანიჭებდნენ რუსი ქიმიკოსის დასკვნებს. მარკოვნიკოვმა, მის სახელობის წესის გარდა, კიდევ რამდენიმე აღმოჩენა გააკეთა:
- მიღებული ციკლობუტანიდიკარბოქსილის მჟავა;
- შეისწავლა კავკასიის ზეთი და აღმოაჩინა მასში სპეციალური შემადგენლობის ორგანული ნივთიერებები - ნაფთენი;
- დაადგინა განსხვავება განშტოებული და სწორი ჯაჭვების მქონე ნაერთების დნობის ტემპერატურაში;
- დაამტკიცა ცხიმოვანი მჟავების იზომერიზმი.
მეცნიერის ნაშრომებმა დიდი წვლილი შეიტანა შიდა ქიმიური მეცნიერებისა და მრეწველობის განვითარებაში.
არსიმარკოვნიკოვის მიერ წამოყენებული ჰიპოთეზა
მეცნიერმა მრავალი წელი დაუთმო უჯერი ნახშირწყალბადებში რეაგენტების დამატების რეაქციის შესწავლას ერთი ორმაგი ბმით (ალკენებით). მან შენიშნა, რომ თუ წყალბადი არის ნაერთებში, მაშინ ის მიდის ნახშირბადის ატომში, რომელიც შეიცავს ამ ტიპის მეტ ნაწილაკებს. ანიონი მიმაგრებულია მეზობელ ნახშირბადთან. ეს არის მარკოვნიკოვის წესი, მისი არსი. მეცნიერმა ეშმაკურად იწინასწარმეტყველა ნაწილაკების ქცევა, რომელთა სტრუქტურა იმ დროს ჯერ კიდევ არ იყო ძალიან ნათელი. წესის მიხედვით, ეთილენის ნახშირწყალბადებს უმატებენ HX შემადგენლობის კომპლექსურ ნივთიერებებს, სადაც X:
- ჰალოგენი;
- ჰიდროქსილი;
- გოგირდმჟავას მჟავა ნარჩენი;
- სხვა ნაწილაკები.
მარკოვნიკოვის წესის თანამედროვე ჟღერადობა განსხვავდება მეცნიერის ფორმულირებისგან: წყალბადის ატომი HX მოლეკულიდან, რომელიც მიმაგრებულია ალკენის მიერ, მიდის ნახშირბადში ორმაგ ბმაში, რომელიც უკვე შეიცავს მეტ წყალბადს, ხოლო X ნაწილაკი მიდის ყველაზე ნაკლებად. ჰიდროგენირებული ატომი.
ელექტროფილური ნაწილაკების მიმაგრების მექანიზმი
მოდით განვიხილოთ ქიმიური გარდაქმნების ტიპები, რომლებშიც გამოიყენება მარკოვნიკოვის წესი. მაგალითები:
- პროპენში წყალბადის ქლორიდის დამატების რეაქცია. ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების დროს ხდება ორმაგი ბმის განადგურება. ქლორის ანიონი მიდის ნაკლებად ჰიდროგენიზებულ ნახშირბადთან, რომელიც იყო ორმაგ ბმაში. წყალბადი ურთიერთქმედებს ამ ატომებიდან ყველაზე ჰიდროგენიზებულთან. წარმოიქმნება 2-ქლორიპროპანი.
- წყლის მოლეკულის დამატების რეაქციაში, მისი შემადგენლობით ჰიდროქსილი უახლოვდება ნაკლებად ჰიდროგენიზებულ ნახშირბადს. წყალბადი უერთდება ყველაზე წყალბადირებულ ატომს ორმაგ ბმაზე.
არსებობს გამონაკლისები მარკოვნიკოვის მიერ შემოთავაზებული წესიდან იმ რეაქციებში, სადაც რეაქტორები არის ალკენები, რომლებშიც ორმაგ ბმაში ნახშირბადს უკვე აქვს ელექტროუარყოფითი ჯგუფი ახლოს. ის ნაწილობრივ ირჩევს ელექტრონის სიმკვრივეს, რომელსაც ჩვეულებრივ იზიდავს დადებითად დამუხტული წყალბადი. ეს წესი ასევე არ არის დაცული რეაქციებში, რომლებიც მიმდინარეობს რადიკალური და არა ელექტროფილური მექანიზმით (ჰარიშის ეფექტი). ეს გამონაკლისები არ აკნინებს გამოჩენილი რუსი ორგანული ქიმიკოსის ვ.ვ.მარკოვნიკოვის მიერ შემუშავებულ წესს.
