The use of Hückel theory charge densities and localization energies for the prediction of kinetic and thermodynamic factors involved in an assumed model for the hydrohalogenation of 1,3-butadiene,isoprene and chloroprene

It is assumed that the first step in the hydrohalogenation of a diene under conditions such that an ionic mechanism is operative involves the formation of a linear carbonium ion via attachment of a proton to the 1-position and that the second step involves addition of the halide ion to either the 2- or 4-positions. If it is also assumed that hyperconjugation plays some non-negligible role in the carbonium ion intermediate, then it turns out that the use of Hückel theory charge densities and localization energies predict (1) that the 1,2-product is kinetically favored in the cases of butadiene and isoprene, (2) that the 1,4-product is kinetically favored in the case of chloroprene, and (3) that the 1,4-product is thermodynamically favored in all of the above systems. All of these predictions appear to be in agreement with available experimental results.

---

Zusammenfassung Bei der Addition von Halogenwasserstoffen an die hier untersuchten Diene wird im Reaktions-ablauf ein lineares Carbeniumion angenommen. Das Proton wird in 1-Stellung addiert und in einem zweiten Schritt wird das Halogenion in 2- oder 4-Stellung angelagert. Weiter wird angenommen, daß Hyperkonjugation beim intermediären Carbeniumion eine Rolle spielt. Aus den mit der Hückel-theorie ermittelten Ladungsverteilungen und Lokalisierungsenergien läßt sich dann voraussagen, daß (1) das 1,2-Produkt bei Butadien und Isopren, (2) das 1,4-Produkt bei Chloropren kinetisch und (3) das 1,4-Produkt in allen Fällen thermodynamisch bevorzugt ist. Diese Voraussagen scheinen mit den bekannten experimentellen Resultaten übereinzustimmen.

---

Résumé On admet que l'hydrohalogénation d'un diène dans des conditions où prévaut un mécanisme ionique comporte comme première étape la formation d'un ion carbonium linéaire par addition d'un proton à la position 1 et comme seconde étape l'addition de l'ion halogène à l'une des positions 2 ou 4. Si l'on admet par ailleurs que l'hyperconjuguaison joue un rôle non négligeable dans l'intermédiaire carbonium, l'emploi de la théorie de Hückel permet de prédire à l'aide des densités de charge et des énergies de localisation (1) que le produit 1,2 est favorable du point de vue cinétique dans les cas du butadiène et de l'isoprène (2) que le produit 1,4 est favorable du point de vue cinétique dans le cas du chloroprène et (3) que le produit 1,4 est favorable du point de vue thermodynamique dans tous ces systèmes. Toutes ces prédictions sont apparemment en accord avec les résultats expérimentaux disponibles.