马尔科夫尼科夫规则(Markovnikov's rule)简称“马氏规则”。它是指
有机反应中的一条规律。1870年由马尔科夫尼科夫发现。马氏规则规定:在烯烃的亲电
加成反应中,加成试剂的正性基团将加到烯烃双键(或
三键)带
取代基较少(或含氢较多)的碳原子上 。它阐明了在加成试剂与烯烃发生反应中,如可能产生两种异构体时,为何往往只产生其中的一种。例如,在
卤化氢对
异丁烯的加成反应中,HX 的
正离子H连接到双键末端的碳原子上,形成叔
卤代物:
由于烷基的超共轭
稳定作用,有利于正电荷的分散,
结构式a比b稳定,是加成反应的主要方向。因此,马氏规则可以用来预示亲电加成反应的方向。马氏规则可用另一种方法表述:不对称烯烃与极性试剂加成时,试剂中正离子或带部分正电荷部分加到
重键中带有部分
负电荷的碳原子上,而试剂中
负离子或带部分负电荷部分加到重键中带有部分正电荷的碳原子上。如此表述,不仅适用于不含
氢原子的加成试剂,也适用于分子中含有吸电基的
不饱和烃的衍生物。
在
自由基加成反应中,加成试剂对烯烃的加成位置往往与马氏规则不一致。例如,在
溴化氢对异丁烯的加成反应中,若在
过氧化物的作用下,则溴原子连接到末端碳原子上,而不是按马氏规则所预示那样,连在第二碳原子上,结果得到2-
甲基溴丙烷:
这一现象称为
过氧化物效应。造成这种现象的原因是:在上述
自由基加成反应中,首先进攻双键的试剂是Br·。由于生成自由基的稳定性不同,二级碳自由基因受两个甲基的超共轭稳定作用,要比一级碳自由基的稳定性大,故前者成为加成反应的主要方向。
马氏规则的原因是亲电
加成反应中生成了较为稳定的
碳正离子。加上一个H+的碳原子会使其他碳原子上引入一个
正电荷,形成一个碳正离子。由于
诱导效应和
超共轭效应,
取代基(碳上连接的碳或
给电子基团)越多的碳正离子越稳定。而加成反应的主要产物会由一个更加稳定的中间体产生。所以烯烃加
溴化氢时,溴化氢中的氢总是加在连氢最多的碳上,而
卤素基团加在连氢最少的碳上。然而,其它比较不稳定的碳正离子仍然存在,通过它们生成的产物是不符合马氏规则的,通常是反应的副产物。
这个规则可以概括为“氢多加氢”或“富者愈富,而穷者愈穷”:连氢多的碳会得到另外的氢,而连氢少的碳会得到另外的取代基。对于其他不对称
亲电试剂也是如此。
正电基团加到取代少的碳上,
负电基团加到取代多的碳上。
马尔科夫尼科夫(Markovnikov)用于证明其规则的一个反应是
碘化氢和
溴乙烯的加成。根据他的规则,
卤素将会加在已经有一个卤素的碳上。而这个产物(1-碘-1-
溴乙烷)是偕卤化物水解反应的产物。用潮湿的
氧化银处理这个产物则会得到
乙醛,证明了产物的结构。有人认为,在1869年马尔科夫尼科夫的论文是粗心的,因为他自己没有做很多实验。这个规则仅仅作为了一个四页长的
脚注出现于一篇26页的文章中。因此他的规则经过了大约60年才被广泛认可。
最初,马氏规则应用于普通烯烃与卤化氢的亲电加成反应,氢原子加在了含氢较多的碳原子上。但是,当烯烃双键上连接了具有吸电子诱导效应的基团时,氢原子加在了含氢较少的碳原子上。虽然加成取向不同,但它们本质上都符合马氏规则。后来,由于
反应物结构和反应试剂的多样性且
反应机理各异,最终总结出了广义的马氏规则。