Il Bromo molecolare (Br2) a temperatura ambiente è un gas di colore marrone. Un modo per rivelare la presenza degli alcheni consiste nel metterli in una soluzione contenente bromo molecolare. La soluzione marrone per il bromo viene decolorata quando immettiamo gli alcheni.
E come mai?
La reazione che avviene è schematizzata qui sotto:
Resta da capire perchè la reazione si svolge nel seguente modo. Innanzitutto dobbiamo chiederci chi agisce da nucleofilo e chi agisce da elettrofilo. Il bromo molecolare non agisce da nucleofilo, anzi, il suo orbitale σ* (LOMO) è ad energia molto bassa e può essere agilmente attaccato da un elettrofilo, con conseguente rottura del legame Br - Br che è infatti molto debole.
Il nostro alchene è invece una specie che possiamo definire "elettron abbondante" grazie al suo legame π C=C che rappresenta l'HOMO.
Ora che abbiamo identificato i ruoli dei nostri due attori possiamo andare a vedere l'effettivo meccanismo di reazione:
meccanismo di reazione
(Dal punto di vista cinetico ci aspettiamo che l'interazione avvenga in questa direzione)
L'interazione iniziale tra l'HOMO dell'alchene ed il LUMO del Bromo ci porta a quell'intermedio particolare, ione bromonio la cui esistenza è stata determinata sperimentalemente. In effetti viene spontaneo chiedersi come possa il doppio legame dell'alchene dare quell'intermedio ciclico con due nuovi legami. Beh, con le linee curve possiamo immaginarci un meccanismo del genere, anche se la situazione reale è effettivamente diversa, ed implica l'interazione tra orbitali molecolari.
La reazione non è certamente finita qui. La specie generata, lo ione bromonio è essa stessa una specie elettrofila mentre lo ione bromuro è un nucleofilo.
Il nucleofilo Br- può quindi andare ad attaccare, con un meccanismo di sostituzione nucleofila SN2 uno dei due carboni che presentano un δ+ . Quando ciò avviene il bromonio richiama elettroni da quel legame (se vediamo la reazione come una sostituzione nucleofila si comporta da gruppo uscente) e siamo giunti al nostro prodotto finale.
Complessivamente abbiamo aggiunto una molecola di Bromo al doppio legame. Proprio per i meccanismi sopra illustrati si parla di addizione elettrofila al doppio legame.
