Estudio teórico de la adición electrofílica de halogenuros de hidrógeno a propeno: regla de Markownikoff

Abstract

La adición de halogenuros de hidrógeno a alquenos no simétricos se rige por la regla de Markownikoff. Esta regla establece que el producto mayoritario de la adición al doble enlace es aquel en el que el átomo de hidrógeno se une al carbono con más hidrógenos y el halógeno al carbono que menos hidrógenos tiene. La regla de Markownikoff se justifica habitualmente por la mayor estabilidad de los carbocationes secundarios frente a los primarios. En este Trabajo de Fin de Grado se va a realizar un estudio computacional de las reacciones de adición de HX (X=F, Cl, Br, I) a propeno. Los cálculos teóricos se han realizado aplicando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) tanto en fase gas como en disolución. Proponemos un procedimiento que utiliza información experimental para corregir las energías relativas de los intermedios de reacción. Adicionalmente, nuestro estudio permite interpretar las tendencias observadas en la estabilidad de los productos de reacción en función del halógeno. Para todas las reacciones nuestro estudio teórico predice correctamente el producto mayoritario de acuerdo con la regla de Markownikoff.

The addition of hydrogen halides to non-symmetric alkenes is governed by the Markownikoff rule. This rule establishes that the addition to the double bond yields the product in which the hydrogen atom attaches to the carbon with more hydrogens whereas the halogen to the carbon that has less hydrogens. Markownikoff's rule is usually justified by the greater stability of secondary carbocations compared to primary ones. In this project, the addition reactions of HX (X = F, Cl, Br, I) to propene will be studied by means of computational models. Theoretical calculations have been carried out by applying the Density Functional Theory (DFT) both in the gas phase and in solution. We propose a procedure that uses experimental information to correct for the relative energies of the reaction intermediates. Additionally, our study allows to shed light on the trends observed in the stability of the reaction products. For all the studied reactions our theoretical work correctly predicts the main product according to Markownikkof's rule.