马氏规则
六十年后的认可
马尔科夫尼科夫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,卤素原子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(英语:Geminal halide hydrolysis)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在了一篇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。
反马氏规则
很多反应的区域选择性性质都与马氏规则所做的预测相悖,这些反应称为反马氏规则的反应。氢加到含氢较少的碳原子上,卤素等负电基团加成到了含氢较多的碳原子上。
反马氏规则的一个例子是吸电子基团取代的烯烃与亲电试剂的反应。受诱导效应影响,当烯烃双键碳上连有-CF3等吸电子基时,直接与这些基团相连的碳原子带有部分负电荷,它所形成的碳正离子是不稳定的。虽然亲电加成仍然符合电性规律,但是H会加到靠近吸电子基的双键碳上,生成反马氏规则的产物。
硼氢化-氧化反应也是常见的反马氏规则反应之一。这个反应中硼原子是亲电性的(δ),倾向于取代较少的双键碳结合,使该碳原子带有部分负电荷,将正电荷留给另外一个双键碳,(部分)形成较稳定的碳正离子。
反马氏规则的反应也包括不以碳正离子作为中间体的反应,比如烯烃和卤化氢的自由基加成反应。以HBr为例,Br⋅ ⋅ -->{\displaystyle {\rm {Br\cdot \,}}} 是链增长中与烯烃发生加成的试剂,而只有溴加到取代少的碳上时,才能形成较为稳定的自由基。自由基的稳定性与碳正离子类似,取代越多的自由基越稳定。形成的自由基从另一分子HBr夺取氢,反应的总体结果是氢加到了取代较多的碳原子上。
反马氏规则的性质也可以发生在炔烃的亲电加成反应上。比如苯乙炔和水的反应,在金的催化下,会得到苯乙酮,而在钌配合物的催化下,则会得到异构体苯乙醛:
由于碳正离子会发生重排,故重排后生成的产物也往往不符合马氏规则。下图中单一构型的1在四氯化钛催化下重排,会生成外消旋体2a和2b。
这些产物可以被解释为:1中羟基离去生成了一个三级碳正离子A,而这个三级碳正离子会重排成二级碳正离子B。氯可以从两边进攻这个碳正离子,从而得到两种差向异构体。
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