Reazioni degli alcheni

La più comune trasformazione chimica di un doppio legame carbonio-carbonio è la reazione di addizione. Un grande numero di reagenti, sia organici che inorganici, è stato scoperto capace di addizionarsi a questo gruppo funzionale, ed in questo capitolo esamineremo molte di queste reazioni. La maggior parte di queste reazioni sono esotermiche, dovuto al fatto che il legame p-greco C-C è relativamente debole (ca. 63 kcal/mole), relativo ai legami sigma formati sugli atomi o gruppi del reagente. Ricordare che le energie di legame di una molecola sono le energie che occorrono per rompere (omoliticamente) tutti i legami covalenti presenti nella molecola. Di conseguenza, se le energie di legame delle molecole prodotte sono più grandi delle energie dei legami dei reagenti, la reazione sarà esotermica. I seguenti calcoli per l'addizione di H-Br sono tipici. Notare che per convenzione le reazioni esotermiche hanno un calore di reazione negativo.  

1. Addizione di acidi forti di Brønsted

Come illustrato dalla precedente reazione generale, acidi forti di Brønsted come HCl, HBr, HI e H₂SO₄, si addizionano rapidamente al gruppo funzionale C=C degli alcheni per dare prodotti in cui nuovi legami covalenti sono formati verso l'idrogeno e verso la base coniugata dell'acido. Utilizzando l'equazione precedente come una guida, scrivere i prodotti di addizione supposta la reattività di ognuno di questi reagenti con il cicloesene.

Gli acidi deboli di Brønsted come l'acqua (pK_a = 15.7) e l'acido acetico (pK_a = 4.75) non si addizionano normalmente agli acheni. Tuttavia, l'addizione di un acido forte serve per catalizzare l'addizione dell'acqua, ed in questo modo possono essere preparati alcoli dagli alcheni. Per esempio, se l'acido solforico è disciolto in acqua esso è completamente ionizzato riguardo allo ione idronio, H₃O ⁺, e questa specie fortemente acida (pK_a = -1.74) effettua l'idratazione dell'etene e di altri alcheni.

L'importanza della scelta di un solvente appropriato per queste reazioni di addizione dovrebbe ora essere chiara. Se si desidera addizionare HCl, HBr o HI, non si dovrebbero utilizzare acqua e alcoli. Questi acidi forti si ionizzeranno in tali solventi per dare ROH₂ ⁺  e l'ossigeno nucleofilo del solvente competerà con gli anioni alogenuro nel passo finale, dando come prodotti alcoli ed eteri. Utilizzando solventi inerti come l'esano, benzene e cloruro di metilene, si evitano addizioni da competizione dei solventi. Poiché queste addizioni procedono per via di intermedi polari o ionici, il campo di reazione è maggiore nei solventi polari, come il nitrometano e l'acetonitrile, che in solventi apolari come il cicloesano ed il tetracloruro di carbonio.

Un prodotto solo è ottenibile dall'addizione di questi acidi forti con alcheni simmetrici come l'etene ed il cicloesene. Tuttavia, se gli atomi di carbonio del doppio legame non sono strutturalmente equivalenti, come nelle molecole di 1-butene, 2-metil-2-butene e 1-metilcicloesene, il reagente plausibilmente può addizionarsi in due modi differenti. Questo fatto è mostrato per il 2-metil-2-butene nella seguente equazione.

(CH3)2C=CHCH3   +   H-Cl		(CH3)2CH–CHClCH3	o	(CH3)2CCl–CHHCH3
2-metil-2-butene		2-cloro-3-metilbutano		2-cloro-2-metilbutano

Quando le reazioni di addizione a tali alcheni asimmetrici sono portate a termine, troviamo che uno dei due prodotti isomerici costituzionali si forma preferenzialmente. Selettività di questo genere è denominata regioselettività. Nell'esempio precedente, il 2-cloro-2-metilbutano è molto vicino ad essere il prodotto esclusivo. In maniera simile, l'1-butene forma 2-bromobutano come prodotto predominante trattando con HBr.

Dopo aver studiato molte reazioni di addizione di questo tipo, il chimico russo Vladimir Markovnikov notò una tendenza nella struttura favorita del prodotto di addizione. Egli formulò quest'andamento come una regola empirica che noi chiamiamo La regola di Markovnikov: quando un acido di Brønsted, HX, si addiziona ad un doppio legame sostituito asimmetrico, l'idrogeno dell'acido si lega a quel carbonio del doppio legame che ha il più alto numero di atomi di idrogeno già legati ad esso.
In more homelier vernacular this rule may be restated as, "Them that has gits."

E' un utile esercizio prevedere il prodotto favorito in esempi come quelli di seguito mostrati

Regole empiriche come la regola di Markovnikov sono utili aiuti per ricordare e prevedere i risultati sperimentali. Invero, le regole empiriche sono spesso il primo passo verso la conoscenza pratica di un argomento, ma raramente costituiscono la vera comprensione. La regola di Markovnikov, per esempio, suggerisce che ci sono importanti principi comuni in opera in queste reazioni di addizione, ma non ci dice nulla su cosa essi siano. Il prossimo passo per raggiungere una comprensione di questa reazione deve essere rivolto a realizzare un modello meccanicistico razionale che possa essere verificato dall'esperimento.
Tutti i reagenti qui discussi sono acidi forti di Brønsted così, come primo passo, sembra sensato trovare una base con cui l'acido possa reagire. Dal momento che sappiamo che questi acidi non reagiscono con alcani, deve essere il doppio legame p-greco dell'alchene a fungere da base. Come mostrato dal diagramma a destra, l'orbitale p-greco si estende nello spazio immediatamente sopra e sotto il piano del doppio legame. L'equilibrio risultante genera un carbocatione intermedio (l'acido coniugato dell'alchene) che allora si combina rapidamente con la base anionica coniugata dell'acido di Brønsted. Il meccanismo a due fasi è illustrato per la reazione dell'etene con l'acido cloridrico dalla seguente reazione.

Prima fase:       H2C=CH2   +   HCl		HH2C=CH2 +    +   Cl –
Seconda fase:     HH2C=CH2 +  + Cl –		HH2C=CH2Cl

Un diagramma di energia per questo meccanismo di addizione in due fasi è mostrato a sinistra. Da questo diagramma possiamo vedere che la fase lenta o determinante la velocità (prima fase) è anche la fase determinante il prodotto. (l'anione si legherà necessariamente al sito del carbocatione). I sostituenti del doppio legame che donano elettroni aumentano la reattività di un alchene, come evidenziato dall'aumentata velocità di idrogenazione del 2-metilpropene (due gruppi alchilici) in confronto con l'1-butene (un gruppo alchilico). Evidentemente, i sostituenti alchilici agiscono per aumentare il tasso di addizione dall'abbassamento dell'energia di attivazione, ΔE^‡₁ della fase che determina la velocità, ed è qui che dovremmo guardare per ottener una razionalizzazione della regola di Markovnikov. 
Come atteso, sostituenti che allontanano gli elettroni come fluoro o cloro, riducono la reattività di un alchene per addizione da acidi (il cloruro di vinile è meno reattivo dell'etene).  

Energia alta        inizia    bassa

George Hammond formulò un utile principio che mette in relazione la natura di una transizione di stato con la sua localizzazione sul percorso di reazione. Questo postulato di Hammond stabilisce che una transizione di stato sarà strutturalmente ed energeticamente simile alla specie (reagente, intermedio o prodotto) più vicina ad essa sul percorso di reazione. Nelle reazioni fortemente esotermiche la transizione di stato assomiglierà alla specie reagente. Nelle trasformazioni fortemente endotermiche, come quella mostrata a destra, la transizione di stato assomiglierà all'intermedio di alta energia o al prodotto, e percorrerà l'energia, se essa varia, di questo intermedio. Questa variazione di energia nella transizione di stato e nella energia di attivazione al variare della stabilità dell'intermedio può essere osservato cliccando sui pulsanti aumenta o abbassa sulla destra del diagramma di energia. Possono essere esaminati tre esempi, e la curva di riferimento cambia il colore al grigio nei diagrammi degli intermedi ad alta energia (magenta) e a più bassa energia (verde).

Il carbocatione intermedio formato nel primo passo della reazione di addizione assume ora un ruolo chiave, in quanto esso influenza direttamente l'energia di attivazione in questa fase. Ricerche indipendenti mostrano che la stabilità dei carbocationi varia con la natura dei sostituenti, in un modo simile a quello visto per i radicali alchilici. L'eccezionale stabilità dei cationi allile e benzile è il risultato della delocalizzazione di carica, e l'influenza alla stabilità dei sostituenti alchilici, sebbene poco pronunciata, è stata interpretata in maniera simile.

Da queste conoscenze, applicando il postulato di Hammond, arriviamo ad una razionalizzazione plausibile della regola di Markovnikov. Quando un doppio legame sostituito asimmetricamente è protonato, ci attendiamo che a formarsi più rapidamente è il carbocatione intermedio più stabile anziché l'alternativa meno stabile, perché l'energia di attivazione del percorso che porta al primo carbocatione è la più bassa delle due possibilità. Questo è illustrato dalla seguente equazione di addizione dell'acido cloridrico al propene. Notare che l'equilibrio iniziale acido-base conduce ad un complesso p-greco che immediatamente si riorganizza in un carbocatione intermedio con legame sigma. Si forma preferenzialmente il più stabile 2°-carbocatione, e la base coniugata dell'acido di Brønsted (anione cloruro, nell'esempio sotto riportato) dunque si lega rapidamente a questo intermedio elettrofilo per formare il prodotto finale.

Il seguente diagramma di energia riassume questi aspetti. Notare che non viene mostrato il complesso p-greco, dal momento che questa specie formata reversibilmente e rapidamente è comune ad entrambi i possibili percorsi di reazione.

Si può accedere ad una discussione più ampia dei fattori che influenzano la stabilità del carbocatione cliccando qui.

2. Riarrangiamento dei carbocationi

La formazione di carbocationi è qualche volta accompagnata da un riarrangiamento strutturale. Tali riarrangiamenti prendono luogo dallo spostamento di un vicino gruppo alchilico o idrogeno, e sono favoriti quando il carbocatione riarrangiato è più stabile del catione iniziale. L'addizione di HCl al 3,3-dimetil-1-butene, per esempio, conduce ad un prodotto non previsto, il 2-cloro-2,3-dimetilbutano, in quantità alquanto maggiore del 3-cloro-2,2-dimetilbutano, l'atteso prodotto di Markovnikov. Questo sorprendente risultato può essere spiegato da un riarrangiamento del 2°-carbocatione formatosi inizialmente a 3°-carbocatione per uno spostamento in posizione 1,2 di un gruppo metile. Per osservare questo riarrangiamento cliccare sul pulsante  "mostra meccanismo" a destra dell'equazione.

Un altro fattore che può indurre riarrangiamento dei carbocationi intermedi è lo stress. L'addizione di HCl all' α-pinene, il maggior idrocarburo componente della trementina, fornisce il prodotto riarrangiato, cloruro di bornile, con alta resa. Come mostrato nella seguente equazione, il riarrangiamento converte un 3°-carbocatione in un 2°-carbocatione, una trasformazione normalmente sfavorita. Tuttavia, il riarrangiamento, inoltre, espande un anello ad alto contenuto di stress a quattro membri in un anello a cinque cinque membri a molto più basso contenuto di stress, e questo rilascio di stress fornisce una forza che spinge al riarrangiamento. Una vista in proiezione tridimensionale del riarrangiamento può essere osservata cliccando sul pulsante "altra visuale". La numerazione degli atomi (colorati in rosso) della struttura del pinene è mantenuta durante il riarrangiamento per aiutare l'osservatore ad orientarsi. I numeri in verde del prodotto finale rappresentano la numerazione appropriata di questo sistema biciclico ad anello.

La propensione al riarrangiamento mostrata da certe composizioni molecolari, come sopra illustrato, serve come un'utile sonda per i carbocationi ad essere intermedi in una reazione. Useremo questo esame più avanti.

3. Addizione di acidi di Lewis (Reagenti elettrofili)

Il protone non è la sola specie elettrofila che promuove reazioni di addizione al doppio legame. Acidi di Lewis come gli alogeni, idruri di boro e certi ioni metallici di transizione sono capaci di formare legami con gli elettroni p-greco degli alcheni, e i risultanti complessi riarrangiano o sono attaccati da nucelofili per dare prodotti di addizione. Il carattere elettrofilo degli alogeni è ben conosciuto. Sebbene il fluoro sia incontrollabilmente reattivo, cloro, bromo e, in minor grado, lo iodio, reagiscono selettivamente con il doppio legame degli alcheni. L'addizione del cloro e del bromo agli alcheni, come mostrato nella seguente equazione generale, procede da un iniziale attacco elettrofilo sugli elettroni p-greco del doppio legame. Lo iodio si addiziona reversibilmente al doppio legame, ma l'equilibrio normalmente non favorisce il prodotto di addizione, cosicché esso non è un utile metodo preparativo. I composti di-alogenati in cui gli alogeni giustapposti nel modo mostrato sono detti vicinali, dal latino vicinalis, che significa vicini..

Altri alogeni sono contenuti in reagenti che si addizionano al doppio legame come gli acidi ipoalogenati, HOX, e i cloruri di solfonile, RSCl. Questi reagenti sono asimmetrici, così la loro addizione a doppi legami asimmetrici può in linea di principio prendere luogo attraverso due vie. Nella pratica queste reazioni di addizione sono regioselettive, con uno dei due possibili prodotti isomerici costituzionali  favorito. La metà elettrofila di questi reagenti è l'alogeno.

La regioselettività delle reazioni precedenti può essere spiegata dallo stesso meccanismo da noi utilizzato per razionalizzare la regola di Markovnikov. In questo modo, il legame di una specie elettrofila al doppio legame di un alchene porterebbe come risultato preferenziale alla formazione del carbocatione più stabile, e questo intermedio si combinerebbe allora rapidamente con una specie nucleofila per dare un prodotto si addizione. Quanto detto è illustrato dall'equazione seguente.

Per applicare questo meccanismo abbiamo bisogno di determinare la metà elettrofila in ognuno di questi reagenti. Utilizzando le differenze di elettronegatività, possiamo sezionare i comuni reagenti di addizione nelle metà elettrofile e nucleofile, come mostrato sulla destra. Nel caso degli acidi ipocloroso ed ipobromoso (HOX), questi deboli acidi di Brønsted (pK_a ca. 8) non reagiscono come donatori di protoni; e dal momento che l'ossigeno è più elettronegativo del cloro e del bromo, l'elettrofilo sarà un catione alogenuro. La specie nucleofila che si lega al carbocatione intermedio è allora lo ione idrossido, o più verosimilmente l'acqua (il sovente usuale per questi reagenti) ed i prodotti sono chiamati halohydrins. I cloruri di solfonile si addizionano nel modo opposto, perché l'elettrofilo è un catione solfuro RS ⁺, poiché la metà nucleofila è lo ione cloruro (il cloruro è molto più elettronegativo del solfuro).

Se comprendi questo meccanismo dovresti essere capace di scrivere i prodotti delle seguenti reazioni:

I prodotti di addizione formati nelle reazioni con gli alcheni con acetato mercurio ico ed idruri di boro (composti mostrati alla fine della lista dei reagenti) non sono generalmente isolati, ma sono convertiti ad alcoli da una reazione di sosittuzione. Queste importanti trasformazioni di sintesi sono illustrate per il 2-metilpropene dalle seguenti equazioni, in cui la metà elettrofila è colorata in rosso e la nucleofila in blu. La sequenza di reazioni in alto illustra la procedura di ossimercurazione e in basso vi è un esempio di idroborazione. 

La linea verticale in blu chiaro separa la reazione di addizione sulla sinistra da quella di sostituzione sulla destra. Gli atomi o gruppi che sono stati addizionati al doppio legame iniziale sono colorati in arancio nel prodotto finale. In entrambi i casi la reazione complessiva è l'addizione di acqua al doppio legame, ma la regioselettività è invertita. La reazione di ossimercurazione dà il prodotto previsto dalla regola di Markovnikov; d'altro canto, l'idroborazione dà il prodotto "anti-Markovnikov". Reazioni complementari come queste sono importanti perché esse ci permettono di dirigere una trasformazione molecolare qualunque sia la via desiderata. Il mercurio ed il boro sono rimossi nella seconda fase dal substrato organico di ossimercurazione e idroborazione rispettivamente. Queste reazioni sono raramente studiate in dettaglio; tuttavia, è importante notare che la metà del mercurio si riduce a mercurio metallico mediante il boroidruro (probabilmente attraverso radicali intermedi), ed il boro si ossida a borato dal perossido alcalino. L'addizione dello ione idroperossido al borano elettrofilo genera un boro perossido tetra-coordinato, avente formula generale R₃B-O-OH ^- . Questo subisce successivi spostamenti intramolecolari di gruppi alchilici dal boro all'ossigeno, accompagnato in ogni caso dall'addizione di ulteriore perossido al boro deficiente di elettroni. La conservazione della configurazione del gruppo alchilico migrante alla natura intramolecolare del riarrangiamento.
Dal momento che la sequenza di ossimercurazione dà lo stesso prodotto di idratazione come l'addizione di acqua catalizzata da acido (vedi addizione di acidi di Brønsted), noi possiamo chiederci perché questa procedura a due fasi non è usata affatto. La ragione deriva dalle condizioni di reazione più miti usate per l'ossimercurazione. L'acido forte usato per l'idratazione diretta può non essere tollerata dagli altri gruppi funzionali, ed in alcuni casi può causare riarrangiamento molecolare (vedi sopra).

L'addizione del borano, BH₃, richiede un commento supplementare. In forma pura questo reagente è un gas dimerico B₂H₆, chiamato diborano, ma in etere o in soluzione THF esso è dissociato in un monomero coordinato col solvente, R₂O-BH₃. Sebbene lo stesso diborano non reagisce facilmente con i doppi legami degli alcheni, H.C. Brown (Purdue, Premio Nobel 1979) scoprì che il monomero solvatato si addiziona sotto condizioni miti. Il boro e l'idrogeno hanno elettronegatività abbastanza simili, lievemente più alta per l'idrogeno, sicché non c'è probabilmente un significativo carattere dipolare nel legame B-H. Dal momento che il boro è deficiente di elettroni (non ha un ottetto elettronico nel guscio di valenza) il reagente stesso è un acido di Lewis e può legarsi agli elettroni p-greco di un doppio legame mediante spostamento di metà dell'etere dal monomero solvatato. Come mostrato nell'equazione seguente, questo legame potrebbe generare un intermedio dipolare consistente in un boro caricato negativamente ed un carbocatione. Tale specie non sarebbe stabile e si riarrangerebbe in un prodotto neutrale per spostamento di un idruro alla parte centrale del carbocatione. Invero, questo spostamento dell'idruro si pensa che avvenga simultaneamente con l'iniziale legame del boro, come mostrato dallo stato di transizione sotto l'equazione, così l'intermedio separato mostrato nell'equazione non si è effettivamente formato. Tuttavia, la regola di stabilità del carbocatione citata precedentemente resta un utile mezzo per prevedere i prodotti ottenuti dalle reazioni di idroborazione. Puoi correggere l'equazione posta in alto cliccando sul pulsante a destra. Notare che questa addizione è univoca tra quelle che abbiamo discusso, in quanto esso è un processo a singola fase. Inoltre, tutti e tre gli idrogeni nel borano sono potenzialmente reattivi, sicché il prodotto alchilborano dalla prima addizione può servire da agente di idroborazione per altre due molecole di alcheni. 

Per esaminare un modello Chime di B₂H₆ e la sua dissociazione in THF 

Come illustrato nel disegno sulla destra, il legame p-greco fissa il doppio legame carbonio-carbonio in una configurazione planare, e non permette a doppio legame stesso di ruotare liberamente. Vediamo allora che le reazioni di addizione
a questa funzione potrebbero avvenire per tre differenti vie, a seconda della relativa orientazione degli atomi  o dei gruppi che si addizionano ai carbonio del doppio legame: (i) essi possono legarsi dallo stesso lato, (ii) essi possono legarsi da lati opposti, o (iii) essi possono legarsi casualmente da entrambi i lati. Le prime due possibilità sono esempi di stereoselettività, con la prima denominata sin-addizione, e la seconda anti-addizione.
Dal momento che l'attacco iniziale al doppio legame può avvenire ugualmente
bene da entrambi i lati, è nella seconda fase (o stadio) della reazione (legame del nucleofilo) che può essere imposta la stereoselettività. Se il meccanismo a due fasi sopra descritto è corretto, e se il carbocatione intermedio è a vita sufficientemente lunga per ruotare liberamente attorno al componente legame sigma del doppio legame originario, dovremmo attenderci di trovare l'addizione casuale o non stereoselettiva nei prodotti. D'altro canto, se l'intermedio è a vita breve e fattori come  un impedimento sterico o interazioni da gruppi vicini favorisce un lato nella seconda fase,  allora è probabile avere la stereoselettività nella formazione dei prodotti. La seguente tavola riassume i risultati ottenuti da molti studi, dove la formula HX si riferisce a tutti gli acidi forti di Brønsted. Le differenze di rilievo nella stereoselettività qui considerate forniscono ulteriori elementi per la comprensione dei meccanismi di queste reazioni di addizione.

1. Addizioni degli acidi di Brønsted

La stereoselettività dell'addizione di un acido di Brønsted è sensibile a condizioni sperimentali quali la temperatura, il solvente e la concentrazione del reagente. La selettività è spesso del tipo anti-, ma notizie di selettività di tipo sin- e di nessuna selettività non sono rare. Di tutti i reagenti qui discussi, l'addizione di acidi forti (in questa equazione E=H) è quello che si avvicina di più a comportarsi con il meccanismo proposto a due fasi secondo il quale viene generato un distinto carbocatione nella prima fase. Tali reazioni sono le più inclini al riarrangiamento quando questo è favorito dalla struttura dell'alchene.

2. Reazioni di addizione promosse alogeni elettrofili

Gli alogeni cloro e bromo ai addizionano rapidamente ad un'ampia varietà di alcheni senza indurre le varietà di riarrangiamenti strutturali osservati per gli acidi forti (primo esempio sotto). La stereoselettività di queste addizioni è decisamente anti-, come mostrato in molti degli esempi seguenti.

A questo punto dovrebbe essere ripreso un importante principio. Gli alcheni qui mostrati sono tutti achirali, ma i prodotti di addizione hanno tutti centri chirali, ed in molti casi possono esistere stereoisomeri enantiomerici. In assenza di catalizzatori o reagenti chirali, reazioni di questo tipo daranno sempre miscele di racemi se i prodotti sono enantiomeri. D'altra parte, se nell'addizione si sono formati due centri chirali la reazione sarà selettivamente diastereoisomerica. Questo è chiaramente mostrato dall'addizione del bromo agli isomeri del 2-butene. L'anti-addizione al cis-2-butene dà il prodotto racemico, siccome l'anti-addizione all'isomero trans- dà il meso-diastereoisomero.
Possiamo considerare entrambe l'alta stereoselettività e la mancanza di riarrangiamento in queste reazioni proponendo un'interazione stabilizzante tra il centro del carbocatione in fase di sviluppo e l'atomo di alogeno ricco di elettroni sul carbonio adiacente. Questa interazione, che è rappresentata per il bromo nell'equazione seguente, delocalizza la carica positiva sull'intermedio e blocca l'attacco dello ione alogenuro dalla posizione sin-.

La stabilizzazione fornita da questo legame alogeno-carbocatione rende improbabile il riarrangiamento. In pochi casi sono stati isolati cationi alonio ciclici a tre membri ed identificati come veri intermedi. Una descrizione di risonanza di tale ione bromonio intermedio è mostrata appresso. La carica positiva è delocalizzata su tutti gli atomi dell'anello, ma dovrebbe essere concentrato sul carbonio più sostituito (stabilità del carbocatione), e questo è il sito a cui il nucleofilo si legherà. 

La stereoselettività descritta qui è in larga misura dovuta ad un effetto stereoelettronico. QUesto aspetto delle reazioni di addizione può essere approfondito cliccando qui.

Poiché procedono attraverso intermedi di coppie di ioni polari, le reazioni di addizione del cloro e del bromo sono più veloci in solventi polari che in solventi non polari, come l'esano ed il tetracloruro di carbonio. Tuttavia, allo scopo di impedire che solventi nucleofili entrino in competizione con l'anione alogenuro, questi solventi non polari sono spesso scelti per queste reazioni. In soluzione di acqua o alcool il solvente nucleofilo può iniziare l'intermedio ione bromonio a dare un α-alo-alcool o un etere, insieme all'atteso vic-dialogenuro. Tali reazioni sono sensibili al pH e ad altri fattori, così quando si desidera ottenere questi prodotti è necessario modificare il reagente di addizione. L'acqua di cloro esiste con il seguente equilibrio, K_eq ≈ 10^-4. Con l'aggiunta di NaOH la concentrazione di HOCl può essere molto aumentata, potendosi così ottenere dagli alcheni il prodotto di addizione di cloridrina. 

Cl2   +   H2O

HOCl   +   HCl

Il più utilizzato reagente HOBr, acido ipobromoso, è comunemente ottenuto da idrolisi dell'N-bromoacetamide, come mostrato sotto. Entrambe le addizioni con HOCl e HOBr avvengono con modalità anti-, e con la regioselettività prevista da questo meccanismo (con legami OH al carbonio più sostituito dell'alchene).

CH3CONHBr   +   H2O

HOBr   +   CH3CONH2

Le aloidrine vicinali forniscono una via alternativa per l'epossidazione degli alcheni oltre quella della reazione con peracidi. Come illustrato nel seguente diagramma, una reazione di sostituzione intramolecolare indotta da basi forma un etere ciclico a tre membri denominato epossido. Sia la formazione di aloidrine che le reazioni di spostamento dell'alogenuro sono stereospecifiche, così lo steroisomerismo nell'alchene si rifletterà nell'epossido prodotto (ad es. il trans-2-butene forma un epossido trans-bisostituito). Una procedura generale per formare questi utili composti sarà discussa nella prossima sezione.