Формулировка правила Зайцева в химии. Примеры использования

Непредельные углеводороды, в частности алкены, представляют собой ценное сырье для химического производства. Именно на их основе получают большинство полимеров, которые весьма широко используются в современной жизни. Однако большинство нефтяных месторождений содержат не более 3 - 7 процентов алкенов. Это приводит к необходимости получения их синтетическим путем из находящихся в нефти предельных углеводородов и их производных. Таких, как моногалагеналканы. Для этого используются реакции с процессами отщепления.

История

Александр Михайлович Зайцев впервые представил для публичного ознакомления свои наблюдения, касающиеся реакций элиминирования в 1875 году в химическом журнале. Опубликованная информация содержала небольшое количество экспериментальных данных, но в большинстве своем основывалась на раннее предложенных данных и представляла литературный обзор. Александром Михайловичем Зайцевым было предложено правило, которое предполагало реакционную селективность реакций отщепления. Цитирование представленной информации произошло еще в конце 19-го века, но в учебники химии правило Зайцева вошло лишь в 1960 году.

Важную роль для формулировки химического правила оказал В.В. Марковников, который в 1870 году опубликовал исследование, касающееся закономерности реакций присоединения галогеноводородов и воды к алкенам. Он исследовал региоселективность таких реакций - явление, при котором во время протекания химической реакции один путь разрыва и образования новых химических связей преобладает над остальными.

Марковников предположил, что течение реакции отщепления должно идти несколько иным путем.

То есть, если присоединение хлороводорода к пентену-1 дает 2-хлорпентан. Кажется логичным, что отщепление хлороводорода от 2-хлорпентана должно снова давать нам вещество пентен-1. Однако, в соответствии с правилом Зайцева, в результате реакции получится пентен-2.

Интересным является то, выводы Александра Михайловича Зайцева предвосхитил ученый А. Н.П опов в своем письме А. М. Бутлерову. В 1873 году во время прохождения научной конференции в Казани, Попов высказал свое мнение, касаемо протекания реакции дегидратации. Однако Зайцев не посчитал нужным упомянуть имя ученого Попова в собственной публикации в 1875 году.

Формулировка правила Зайцева

Современная интерпретация правила представлена в учебниках химии. В соответствии с правилом Зайцева в химии, в реакциях элиминирования водород отщепляется от наименее гидрогенизированного (с наименьшим числом водородных атомов) углеродного атома.

Пример химических реакций

Рассмотрим пример получения бутена из 2-хлорбутана.

Если нагревать 2-хлорбутан со спиртовым раствором гидроксида натрия, то произойдет отщепление атома хлора и атома водорода.

Возможно два пути протекания реакции: водород может отщепиться либо от первого, либо от третьего углеродного атома. В первом случае будет получен бутен-1, во втором - бутен-2. Если бы реакция протекала вероятностным путем, то мы бы получили смесь бутена-1 и бутена-2 в соотношении 1:1. Однако данная реакция приводит преимущественно к образованию бутена-2, так как является селективной и регламентируется правилом Зайцева.