Giải Câu hỏi 1 trang 16 Chuyên đề Hoá học 12

Lời giải

## a) Công thức cấu tạo của A và B

Phản ứng cộng HBr vào 2-methylpropene $CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{C}=CH_2$ tuân theo quy tắc Markovnikov: nguyên tử H của HBr cộng vào nguyên tử carbon của liên kết đôi có nhiều H hơn, còn Br cộng vào nguyên tử carbon có ít H hơn (carbon bậc cao hơn).

- A (sản phẩm chính) — cộng theo Markovnikov: Br gắn vào carbon bậc ba (carbon mang hai nhóm $CH_3$):

$$A:\quad CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{\overset{\overset{\textstyle Br}{|}}{C}}-CH_3 \quad \text{(2-bromo-2-methylpropane)}$$

- B (sản phẩm phụ) — cộng trái quy tắc Markovnikov: Br gắn vào carbon đầu mạch:

$$B:\quad CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{C}H-CH_2-Br \quad \text{(1-bromo-2-methylpropane)}$$

Cả A và B đều có cùng công thức phân tử $C_4H_9Br$ nên là đồng phân của nhau.

## b) Cơ chế phản ứng

Đây là phản ứng cộng electrophile (cộng ái điện tử), xảy ra theo hai giai đoạn.

Giai đoạn 1: Cộng $H^+$ tạo carbocation (chậm, quyết định tốc độ)

Phân tử HBr phân cực $H^{\delta+}-Br^{\delta-}$; tiểu phân $H^+$ tấn công vào liên kết đôi $C=C$. Tuỳ vào việc $H^+$ gắn vào carbon nào mà tạo ra hai carbocation khác nhau:

- Nếu $H^+$ cộng vào nhóm $=CH_2$ → tạo carbocation bậc III (bền):

$$CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{C}=CH_2 + H^+ \longrightarrow CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{\overset{+}{C}}-CH_3$$

- Nếu $H^+$ cộng vào carbon giữa → tạo carbocation bậc I (kém bền):

$$CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{C}=CH_2 + H^+ \longrightarrow CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{C}H-\overset{+}{C}H_2$$

Giai đoạn 2: Anion $Br^-$ kết hợp với carbocation (nhanh)

$$CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{\overset{+}{C}}-CH_3 + Br^- \longrightarrow CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{\overset{\overset{\textstyle Br}{|}}{C}}-CH_3 \;(A)$$

$$CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{C}H-\overset{+}{C}H_2 + Br^- \longrightarrow CH_3-\underset{\underset{\textstyle CH_3}{|}}{C}H-CH_2Br \;(B)$$

Giải thích sản phẩm chính: Carbocation bậc III $(CH_3)_3\overset{+}{C}$ bền hơn nhiều so với carbocation bậc I nhờ hiệu ứng đẩy electron (+I) của ba nhóm $CH_3$ làm phân tán điện tích dương. Do đó con đường tạo carbocation bậc III ưu tiên hơn, nên A là sản phẩm chính, còn B là sản phẩm phụ.

Đáp số