Hvorfor er alkylgrupper sagt å være elektron "frigjøring" (også kjent som elektron "donering") sammenlignet med hydrogen når man snakker om karbokasjoner?

Hvorfor er alkylgrupper sagt å være elektron "frigjøring" (også kjent som elektron "donering") sammenlignet med hydrogen når man snakker om karbokasjoner?
Anonim

Dette er i sammenheng med en diskusjon om hyperkonjugeringsstabilisering.

For en karbokation, du kan ha enten a methyl (# "CH" _3 #), hoved~~POS=TRUNC (#1^@#), sekundær (#2^@#), eller tertiære (#3^@#) carbocation.

De er rangert i stabilitet som så:

Du kan se det fra venstre til høyre antall alkylgrupper festet til sentralen positivt ladet karbon øker (hver alkylgruppe erstatter et hydrogen) som korrelerer med øke i stabilitet.

Så må det være at alkylgruppene har noe å gjøre med det. Faktisk er det en effekt som kalles hyperconjugation som beskriver hva som foregår her. Dette er en forekomst, men det finnes andre typer for andre sammenhenger.

I dette tilfellet er elektronene i a # Mathbf (sigma) #-bonding orbital (her er det av de omkringliggende metylgruppene ' # "C" - "H" # obligasjoner) kan samhandle med tilstøtende tomt # Mathbf (p) # orbital på sentralt positivt ladet karbon.

Ovennevnte bilde viser en sammenligning mellom en primær karbokatering og en metylkarbokokasjon.

Karbonet med den tomme, lilla # P # orbital er den positivt ladede karbon, mens den gule # Sp ^ 3 # # Sigma #-bonding orbital er i stand til donere elektronene inn i den tomme lilla # P # orbital.

Dette utvider molekylærbanen for å stabilisere karbokatalysasjonen og demonstrerer elektron donerende / utgivende karakter av en tilstøtende metylgruppe.

Vi kan se den stabiliserende effekten i dette molekylære orbitale diagrammet:

Den tomme # P # Orbitalt stabiliseres etter at tilstøtende er fylt # Sigma # obligasjon deler sine elektroner med den tomme # P # orbital.

(Det trenger ikke å være tomt, men det kan delvis fylles, som i en karbonradikalforbindelse.)