Puede visualizar productos intermedios reactivos utilizando el modelo de hibridación. Reaccionar intermedios es el término común para carbocationes, carbaniones y radicales. Carbocaciones es en realidad un término general para una especie de carbono con carga positiva. La estructura con la que cada estudiante está familiarizado también se llama iones de carbenio para distinguirlos de los iones de carbono donde el carbono es hipervalente, por ejemplo, [matemáticas] CR_5 ^ + [/ matemáticas]. Esto es solo una nota al margen ya que los iones de carbono son bastante exóticos. En algunos casos, las especies de carbono trivalente se denominan iones de carbono, lo cual es incorrecto según la nomenclatura actual.
Cuando se trata de carbocationes, se presentan con carbonos hibridados [math] sp ^ 2 [/ math], que tienen una geometría plana. Su estabilidad puede explicarse a través de los efectos de hiperconjugación, donde los sustituyentes alquilo actúan como donadores de electrones débiles, reduciendo efectivamente la carga positiva en el carbono. Cuanto menor es la carga positiva, más favorable es la estructura y, en consecuencia, mayor es el número de grupos metilo, lo que hace que el carbocatión sea más estable. Algunos detalles sobre esto se pueden encontrar aquí:
Química orgánica: ¿Por qué los grupos alquilo tienen un efecto inductivo positivo (+ I)?
La misma forma de pensar podría aplicarse también a los carbaniones. La donación de electrones aumenta la carga en el carbono, lo que hace que la estructura sea menos favorable, por lo tanto, más sustituyentes conducen a una estructura menos estable. Sin embargo, también hay otra forma de pensar que podría aplicarse, teniendo en cuenta la geometría.
- ¿Qué tan malo es un B- en química orgánica 1?
- ¿Qué puedo hacer con un título en química?
- En la oxidación de ROH, ¿hay alguna diferencia en los productos entre el uso de agua y CH2Cl2 como solvente?
- ¿Qué son los compuestos triterpenoides?
- ¿Qué es una mezcla de elementos compuestos? ¿Cuáles son algunos ejemplos?
Los carbaniones son estructuras en las que un átomo de carbono tiene tres sustituyentes y un par de electrones no compartido. En términos de orbitales híbridos, se puede suponer que el carbono se hibrida [math] sp ^ 3 [/ math]. Esto corresponde a la geometría tetraédrica. El volumen efectivo de los sustituyentes provoca desviaciones de la estructura tetraédrica ideal. Un par de electrones no compartido está “situado” cerca del núcleo ya que solo pertenece a un átomo. Cuando se forma un enlace, los electrones ocupan un orbital [matemático] \ sigma [/ matemático] y la mayor densidad de electrones está en algún lugar entre los dos núcleos, es decir, más lejos del átomo de carbono en comparación con el par de electrones no compartido. Dado que la estructura de energía más baja será la que tenga menos repulsión, significa que acercar los enlaces [math] \ sigma [/ math] algo más cerca unos de otros sería más favorable que hacer lo mismo con los electrones de enlace y sin compartir.
El ángulo [matemático] \ alpha [/ matemático] entre el par de electrones no compartido y los enlaces [matemático] \ sigma [/ matemático] es mayor que el ángulo [matemático] \ beta [/ matemático] entre dos [matemático] \ sigma [ / matemáticas] enlaces.
Ahora, ¿qué sucede cuando el sustituyente es diferente? Un átomo de hidrógeno es el más pequeño posible. Pero, digamos, un grupo metilo es significativamente más voluminoso. Si la geometría del carbanión fuera la misma, habría una interacción desfavorable entre los grupos metilo. Generé un modelo de relleno de espacio para [math] CH_4 [/ math] y [math] CH (CH_3) _3 [/ math] pero marqué uno de los hidrógeno con puntos como si este fuera el par de electrones. El átomo de carbono central está en naranja más oscuro. Los carbonos de metilo son de oro.
Es obvio que esta aglomeración solo puede evitarse si el ángulo entre cada uno de los grupos metilo aumenta algo. Es por eso que aplicando la notación anterior, el ángulo del par / sustituyente de electrones no compartido es más pequeño en el caso de grupos grandes. Inevitablemente, esto aumenta la interacción desfavorable entre esos electrones, por lo que incluso en su posición óptima, el carbanión terciario es más energético que el primario.
