17.2 Alkene
17.2.1 Alkene: Additionsreaktionen
a) Additionen: Doppelbindungen werden gelöst
Versuch 17.2: Bromierung von Ethen in der Gasphase  siehe Seite 239

Aufgabe 17.15
Deuten Sie die Beobachtungen. 
(a) Das Reaktionsgemisch entfärbt sich.





(b) Die Reaktion findet ohne Licht statt.




(c) Mit Ammoniak bildet sich kein Rauch und angefeuchtetes Lackmuspapier färbt sich nicht rot.





(d) Die Trennung der Glaszylinder erfordert Kraft und es ist ein Zischen zu vernehmen.





(e) Die Beilsteinprobe mit den farblosen Flüssigkeitstropfen ergibt eine grüne Bunsenbrennerflamme.





Brom und Ethen reagieren zu 1,2-Dibromethan.
CH₂=CH₂(g) + Br₂(g) → CH₂Br−CH₂Br(l)
Ethen reagiert nicht durch Substitution sondern durch Addition an der Doppelbindung. Bei dieser Reaktion werden eine Bindung in der C=C-Doppelbindung und die Br−Br-Bindung gelöst und zwei C−Br-Bindungen gebildet.

b) Das Valenzbindungsmodell der C=C-Bindung  Seite 240 lesen
c) Elektrophile reagieren mit Nukleophilen
Beispiel Reaktion von Chlorwasserstoff mit Ammoniak
Die Reaktion findet zwischen dem elektronenarmem H-Atom des HCl-Moleküls und dem elektronenreichen N-Atoms des Ammoniaks statt. Das Stickstoff-Atom teilt das freie Elektronenpaar mit dem H-Atom, wobei dieses sich vom Chlor-Atom löst.

Aufgabe 17.23
Erstellen Sie den Mechanismus der Additionsreaktion von Brom mit 2,3-Dimethylbut-2-en mit Konstitutionsformeln. Zeigen Sie, dass die Summe der elementaren Schritte die Reaktionsgleichung ergibt. 

Aufgabe 17.24
Erstellen Sie den Mechanismus der Additionsreaktion von Brom mit Methylpropen mit Konstitutionsformeln. Zeigen Sie, dass die Summe der elementaren Schritte die Reaktionsgleichung ergibt. 















17.2.3 Reaktion mit Bromwasser
Versuch 17.5 Einleiten von Ethen in Bromwasser.
Versuch 17.6: Schütteln von Hex-3-en mit Bromwasser.  siehe auch Seite 249
Die Reaktion erfolgt in einem erstem Schritt durch den elektrophilen Angriff von Brom auf das Ethen-Molekül.







Das instabile Bromonium-Ion reagiert anschließend mit Wasser, ein Nukleophil welches vorwiegend vohanden ist.







Das geladenes Zwischenprodukt, gibt ein Proton an das Lösungsmittel Wasser als Base ab (Säure-Base Reaktionsschritt).







Die Summe der vorgestellten elementaren Schritte ergibt die Reaktionsgleichung.
Br₂(aq) + 2 H₂O(l) + CH₂=CH₂(g) → Br⁻(aq) + H₃O⁺(aq) + CH₂OH−CH₂Br(aq)

Die Reaktion mit Bromwasser wird als Nachweisreaktion für Alkene verwendet. Sie ist einfach durchzuführen und die Entfärbung ist leicht zu beobachten. Es entsteht ein vicinales Bromalkanol oder Bromhydrin. Die Reaktion ist eine Antiaddition und führt über ein cyclisches Bromonium-Ion als Zwischenprodukt.

Aufgabe 17.32
Beim Einleiten von 2-Methylpropen in Bromwasser entsteht 1-Brom-2-methylpropan-2-ol.
(a) Erstellen Sie die Reaktionsgleichung und anschließend den Mechanismus der Reaktion für dieses Produkt. 















(b) Schlagen Sie ein Produkt vor, welches bei gleichem Mechanismus für diese Edukte denkbar wäre.




Aufgabe 17.33
Beim Einleiten von Ethen in eine wässrige Br₂-KCl-Lösung entsteht neben 2-Bromethanol und sehr wenig 1,2-Dibromethan noch ein drittes Produkt. Erklären Sie anhand eines Mechanismus und der daraus abgeleiteten Reaktionsgleichung um welches Produkt es sich handeln könnte und benennen Sie das Produkt. 















17.2.4 Addition von Halogenwasserstoffen
a) Reaktion und Reaktionsbedingungen

Alkene gehen Additionsreaktionen mit Halogenwasserstoffen, HX, ein. Es entstehen Halogenalkane.

Aufgabe 17.34
Erstellen Sie die Reaktionsgleichung der Reaktion von Ethen mit Bromwasserstoff in der Gasphase. Benennen Sie das Produkt. 








Aufgabe 17.35
Erstellen Sie die Reaktionsgleichung der Reaktion von Iodwasserstoff mit Cyclopenten. 








b) Elektrophile Addition von Halogenwasserstoffen: Mechanismus
Beispiel Addition von Bromwasserstoff an 2,3-Dimethylbut-2-en

(1) Elektrophiler Angriff des Halogenwasserstoffs (langsam)







(2) Nukleophiler Angriff des Halogenids (schnell)

Die elektrophile Addition von Halogenwasserstoffen an Alkene erfolgt in zwei Schritten über ein unstabiles Carbokation als Zwischenstufe. Der erste langsame Schritt, die Bildung des Carbokations, ist geschwindigkeitsbestimmend  siehe auch Seite 242. (1) Elektrophiler Angriff (langsam) (2) Nukleophiler Angriff (schnell)

Aufgabe 17.36
Erstellen Sie die Reaktionsgleichung und den entsprechenden Mechanismus für die Reaktion von Ethen mit Iodwasserstoff in Hexan gelöst. Benennen Sie das Produkt. 












Aufgabe 17.37
Erstellen Sie die Reaktionsgleichung und den entsprechenden Mechanismus für die Reaktion von Cyclohexen mit Bromwasserstoff in Hexan gelöst. Benennen Sie das Produkt. 














c) Regioselektivität: Orientierung der Reaktion

Markownikow-Orientierung Bei der Addition von Halogenwasserstoffen an Alkene, wird das Halogenatom an das Kohlenstoffatom, das die größte Anzahl an Alkylgruppen trägt, übertragen (Hauptprodukt).

Aufgabe 17.38
Erstellen Sie die Reaktionsgleichungen der von Markownikow angeführten Reaktionen in moderner Schreibweise, unter Beachtung der von Ihm aufgestellten Regel für die Addition von Iodwasserstoff an Propen (Propylen), 2-Methylpropen (Butylen, links) und But-1-en (Butylen, rechts) und benennen Sie jeweils das Produkt. 












d) Kinetische Kontrolle der Orientierung

Die elektrophile Addition der Halogenwasserstoffe an unsymmetrische Alkene ist regioselektiv. Die Reaktion ist kinetisch kontrolliert und in Richtung der Bildung des stabileren Carbokations orientiert.

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