Почему говорят, что алкильные группы "высвобождают" электроны (также называемые "донорством" электронов) по сравнению с водородом, когда речь идет о карбокатионах?

Почему говорят, что алкильные группы "высвобождают" электроны (также называемые "донорством" электронов) по сравнению с водородом, когда речь идет о карбокатионах?
Anonim

Это в контексте обсуждения стабилизация гиперконъюгации.

Для карбкатионВы можете иметь либо метил (# "CH" _3 #), первичный (#1^@#), вторичный (#2^@#), или же третичный (#3^@#) карбокатион.

Они ранжируются в стабильность вот так:

Вы можете видеть, что слева направо число алкильные группы прикреплен к центральной положительно заряженные углерод увеличивается (каждая алкильная группа заменяет водород), который коррелирует с увеличение в стабильности.

Таким образом, должно быть, что алкильные группы как-то связаны с этим. На самом деле, есть эффект, называемый сверхсопряжения это описывает, что здесь происходит. Это один из примеров, но есть другие виды для других контекстов.

В этом случае электроны в # Mathbf (сигма) #орбитальная (здесь, это из окружающих метильных групп " # "C" - "H" # облигации) могут взаимодействовать с соседний пустой # Mathbf (р) # орбитальный на центральный положительно заряженный углерод.

На изображении выше представлено сравнение между первичным карбокатионом и метилкарбокатионом.

Углерод с пустым, фиолетовый #п# орбиталь является положительно заряженным углеродом, а желтый # Зр ^ 3 # #сигма#орбиталь способна пожертвование электроны в пустой пурпур #п# орбитали.

Это расширяет молекулярную орбиту для стабилизации карбокатиона и демонстрирует электронодонорный / высвобождающий характер смежной метильной группы.

Мы можем видеть стабилизирующий эффект на этой молекулярно-орбитальной диаграмме:

Пустой #п# орбиталь стабилизируется после того, как соседний заполнен #сигма# связь делит свои электроны с пустым #п# орбитали.

(Хотя он не должен быть пустым; он может быть частично заполнен, как в соединении с радикалом углерода.)