Hvorfor er alkylgrupper siges at være elektron "frigivelse" (også kendt som elektron "donering") i forhold til hydrogen, når man taler om karbocationer?

Hvorfor er alkylgrupper siges at være elektron "frigivelse" (også kendt som elektron "donering") i forhold til hydrogen, når man taler om karbocationer?
Anonim

Dette er i sammenhæng med en diskussion om hyperkonjugeringsstabilisering.

For a carbocation, kan du enten have en methyl (# "CH" _3 #), primær (#1^@#), sekundær (#2^@#), eller tertiære (#3^@#) carbocation.

De er rangeret i stabilitet ligesom:

Du kan se det fra venstre til højre antallet af alkylgrupper knyttet til centralen positivt ladede kulstof stiger (hver alkylgruppe erstatter et hydrogen), som korrelerer med øge i stabilitet.

Så må det være, at alkylgrupperne har noget at gøre med det. Faktisk er der en effekt, der hedder hyperconjugation der beskriver hvad der foregår her. Dette er et eksempel, men der er andre former for andre sammenhænge.

I dette tilfælde er elektronerne i a # Mathbf (sigma) #bundet orbital (her er det af de omgivende methylgrupper ' # "C" - "H" # obligationer) kan interagere med tilstødende tom # Mathbf (p) # orbital på den centralt positivt ladet kulstof.

Ovennævnte billede viser en sammenligning mellem en primær carbokation og en methylcarbokation.

Kulet med den tomme, lilla # P # orbital er det positivt ladede kulstof, mens det gule # Sp ^ 3 # # Sigma #-bonding orbital er i stand til donere elektronerne ind i den tomme lilla # P # orbital.

Dette udvider det molekylære kredsløb for at stabilisere carbocation og demonstrerer elektron donerende / frigivende karakter af en tilstødende methylgruppe.

Vi kan se den stabiliserende effekt i dette molekylære kredsløbsdiagram:

Den tomme # P # orbital stabiliseres efter den tilstødende fyldt # Sigma # obligationer deler sine elektroner med den tomme # P # orbital.

(Det behøver dog ikke være tomt, men det kan delvist fyldes som i en carbonradikalforbindelse.)