题目
烯烃与Cl2在光照下进行反应,氯原子进攻的主要位置是A. 双键碳原子B. 与双键碳原子连接的 α - 碳原子C. 双键的β - 碳原子D. 叔碳原子
烯烃与Cl2在光照下进行反应,氯原子进攻的主要位置是
A. 双键碳原子
B. 与双键碳原子连接的 α - 碳原子
C. 双键的β - 碳原子
D. 叔碳原子
题目解答
答案
B. 与双键碳原子连接的 α - 碳原子
解析
本题考查烯烃在光照条件下与氯气反应的反应机理及氯原子进攻位置的判断。解题的关键在于理解光照条件下该反应属于自由基取代反应,然后分析不同位置碳原子形成自由基的稳定性,自由基越稳定,氯原子越容易进攻该位置。
- 反应类型判断:
- 烯烃与$Cl_2$在光照下进行的是自由基取代反应。在光照条件下,$Cl_2$分子吸收光能发生均裂,产生氯自由基$Cl\cdot$,反应式为$Cl_2 \stackrel{h\nu}{\longrightarrow} 2Cl\cdot$。
- 分析各选项碳原子形成自由基的稳定性:
- 选项A:双键碳原子:
- 双键碳原子上的电子云密度较高,主要参与$\pi$键的形成。如果氯自由基进攻双键碳原子,会破坏双键的结构,形成的自由基稳定性较差。因为双键的$\pi$电子云具有较高的流动性和反应活性,形成的自由基难以通过共轭等方式分散电子,所以氯原子一般不会优先进攻双键碳原子。
- 选项B:与双键碳原子连接的$\alpha -$碳原子:
- 当氯自由基进攻与双键碳原子连接的$\alpha -$碳原子时,会形成烯丙基自由基。烯丙基自由基具有较高的稳定性,这是因为其未成对电子可以通过$\pi - p$共轭效应分散到整个共轭体系中。其共轭结构可以表示为$\mathrm{R - CH=CH - \dot{C}H_2}$,电子云可以在$\pi$键和自由基的$p$轨道之间离域,降低了体系的能量,使自由基更加稳定。所以氯原子容易进攻该位置。
- 选项C:双键的$\beta -$碳原子:
- 双键的$\beta -$碳原子距离双键相对较远,形成的自由基不能像烯丙基自由基那样通过共轭效应有效分散电子,其稳定性不如烯丙基自由基,所以氯原子进攻该位置的可能性较小。
- 选项D:叔碳原子:
- 虽然叔碳原子形成的自由基(叔碳自由基)也具有一定的稳定性,这是由于烷基的给电子诱导效应可以分散自由基的电子云。但在烯烃与$Cl_2$光照反应中,烯丙基自由基的稳定性通常比叔碳自由基更高,因为共轭效应的稳定作用比诱导效应更强。所以氯原子优先进攻与双键碳原子连接的$\alpha -$碳原子,而不是叔碳原子。
- 选项A:双键碳原子: