Чому алкільні групи, як кажуть, є "вивільняє електрон" (також відомий як електронне "донорство") порівняно з воднем, коли говорять про карбокації?

Чому алкільні групи, як кажуть, є "вивільняє електрон" (також відомий як електронне "донорство") порівняно з воднем, коли говорять про карбокації?
Anonim

Це відбувається в контексті дискусії стабілізація гіперкон'югації.

Для карбокація, ви можете мати або a метил (# "CH" _3 #), первинний (#1^@#), вторинний (#2^@#), або третинний (#3^@#) карбокаціон.

Вони займають місце стабільність так:

Ви можете побачити, що зліва направо кількість алкільних груп до центрального позитивно заряджений вуглецю збільшується (кожна алкильная група замінює водень), що корелює з збільшувати в стабільності.

Отже, алкільні групи мають щось робити з цим. Фактично, існує ефект, який називається гіперкон'югація що описує те, що відбувається тут. Це один приклад, але є й інші види для інших контекстів.

У цьому випадку електрони в a # mathbf (сигма) #орбіталь (тут, це з навколишніх метильних груп ' # "C" - "H" # зв'язків) можуть взаємодіяти з сусідній порожній # mathbf (p) # орбітальна на центральний позитивно заряджений вуглець.

Зазначене зображення зображує порівняння між первинною карбокацією і карбокатионами метилу.

Вуглець з порожнім, фіолетовим # p # орбіталь є позитивно зарядженим вуглецем, а жовтий # sp ^ 3 # # sigma #-зв'язана орбітальна здатна пожертвування електрони порожні пурпурні # p # орбітальна.

Це розширює молекулярну орбіталь для стабілізації карбокації і демонструє донор / вивільняє електрон суміжної метильної групи.

Ми можемо побачити стабілізуючий ефект у цій молекулярній орбітальній діаграмі:

Порожній # p # орбіталь стабілізується після сусідніх заповнених # sigma # зв'язок ділиться своїми електронами з порожнім # p # орбітальна.

(Вона не повинна бути порожньою, хоча може бути частково заповнена, як у складі радикалу вуглецю.)