L'alogenazione è l'aggiunta di cloro o bromo attraverso il doppio legame in un alchene per produrre un dialogenuro vicinale. La reazione avviene in presenza di solventi inerti e non nucleofili, come cloruro di metilene, cloroformio o tetracloruro di carbonio.
Consideriamo la bromurazione del ciclopentene. Il bromo molecolare è polarizzato in prossimità degli elettroni π del ciclopentene. Un atomo di bromo elettrofilo si aggiunge attraverso il doppio legame, formando uno ione bromonio ciclico intermedio.
Uno ione bromonio è più stabile dell'analogo carbocatione, poiché ha più legami covalenti e tutti gli atomi hanno ottetti pieni.
Nella seconda fase, il nucleofilo, uno ione bromuro, attacca uno degli atomi di carbonio nello ione bromonio a ponte. A causa della non disponibilità di orbitali di legame e dell’affollamento sterico, il nucleofilo si avvicina agli orbitali di antilegame, puntando in direzione opposta al legame carbonio-bromo. Questo spiega l'anti addizione.
Pertanto, l'aggiunta di due atomi di bromo avviene dalle facce opposte del doppio legame nel ciclopentene per produrre trans-1,2-dibromociclopentano.
La configurazione dell'alchene di partenza decide il risultato stereochimico delle reazioni di alogenazione. Ad esempio, l'addizione sul cis-2-butene genera una coppia di enantiomeri, mentre l'addizione sul trans-2-butene produce un meso composto. Pertanto, l'alogenazione degli alcheni è una reazione diastereospecifica.