Warum werden Alkylgruppen im Vergleich zu Wasserstoff als "freisetzend" (auch als "Elektronendonor" bezeichnet) bezeichnet, wenn über Carbokationen gesprochen wird?

Warum werden Alkylgruppen im Vergleich zu Wasserstoff als "freisetzend" (auch als "Elektronendonor" bezeichnet) bezeichnet, wenn über Carbokationen gesprochen wird?
Anonim

Dies ist im Kontext einer Diskussion über Hyperkonjugationsstabilisierung.

Für ein carbocationkönnen Sie entweder eine haben Methyl (# "CH" _3 #), primär (#1^@#), sekundär (#2^@#), oder Tertiär- (#3^@#) Carbokation.

Sie sind in eingestuft Stabilität wie so:

Sie können das von links nach rechts sehen Alkylgruppen an der Zentrale befestigt positiv geladen Kohlenstoff erhöht sich (jede Alkylgruppe ersetzt einen Wasserstoff), der mit der korreliert erhöhen, ansteigen in stabilität.

Es muss also sein, dass die Alkylgruppen etwas damit zu tun haben. In der Tat gibt es einen Effekt namens Hyperkonjugation das beschreibt, was hier los ist. Dies ist ein Fall, aber es gibt andere Arten für andere Kontexte.

In diesem Fall sind die Elektronen a # mathbf (Sigma) #-bonding Orbital (hier handelt es sich um die umgebenden Methylgruppen ' #"CH"# Anleihen) können mit dem interagieren daneben leer # mathbf (p) # Orbital auf der zentral positiv geladener Kohlenstoff.

Das obige Bild zeigt einen Vergleich zwischen einem primären Carbokation und einem Methylcarbokation.

Der Kohlenstoff mit dem leeren, violetten # p # Orbital ist der positiv geladene Kohlenstoff, während der gelbe # sp ^ 3 # # Sigma #-bonding Orbital ist in der Lage Spenden die Elektronen in das leere Lila # p # Orbital.

Dies erweitert das Molekülorbital, um das Carbokation zu stabilisieren, und zeigt das Elektronenspender / -freisetzungscharakter einer benachbarten Methylgruppe.

Wir können den stabilisierenden Effekt in diesem Molekülorbitaldiagramm sehen:

Die leere # p # Orbital wird nach dem Befüllen der angrenzenden stabilisiert # Sigma # Bond teilt seine Elektronen mit dem Leeren # p # Orbital.

(Es muss jedoch nicht leer sein; es könnte teilweise gefüllt sein, wie in einer Kohlenstoffradikalverbindung.)