¿Por qué el ciclopropil metil carbocación es excepcionalmente estable?

¿Por qué esta estructura es estable?

Bueno, esta estructura no existe .

Precaución: especialmente en India, muchas personas han llamado a este fenómeno de estabilidad con un nombre muy extraño como Dancing Resonance. Lo cual es totalmente absurdo.

Primero, hablemos de lo que es la resonancia.
Es un refinamiento en la comprensión previa de los enlaces que en un momento solo dos átomos toman parte en el enlace, lo cual no es cierto en todos los casos. He escrito una respuesta completa sobre este tema.

Para comprender este fenómeno, debes conocer algunos conceptos básicos.

  1. Una interacción de enlace generalmente se compone de un nucleófilo (que dona a través de su HOMO) y un electrófilo (que acepta y usa su LUMO) y estos deben estar correctamente alineados .
  2. Un nucleófilo mejor debería tener HOMO de alta energía .
  3. Orden de energía de algunos orbitales.
    p > sp3> sp2> sp> s
  4. el ángulo de enlace es directamente proporcional al carácter s e inversamente proporcional al carácter p, también hay una fórmula pero no la necesitamos aquí. Es posible que haya visto que el ángulo de enlace en el orbital sp (50% sy 50% p) es 180 ° y sp3 (25% sy 75% p) tiene un ángulo de enlace menor, es decir, 109.5 °.

Así que aquí está el ciclopropano, cómo se ve.

Entonces, si de alguna manera ese enlace altamente nucleofílico puede donar a LUMO (orbital vacante), puede generar una interacción de enlace.
De hecho, esto es lo que sucede en el caso del metil ciclopropilo carbocatión.

Ahora tratemos de hacer una imagen de resonancia de esta especie. Es un poco difícil aceptar quién acaba de estudiar que la resonancia es solo acerca de los enlaces Pi. Este tipo de carbohidratos se denominan carbohidratos no clásicos. También hay otro tipo de carbohidratos, pero los conceptos básicos siguen siendo los mismos ( ese nombre, “Dancing Resonance” es una broma, no existe tal término )

Todas y cada una de las estructuras son hipotéticas. Ninguno de estos por sí solo puede representar la colocación de metil ciclopropilo, es por eso que dije antes que la estructura no existe como cuando dibujamos benceno con enlaces dobles.

el cabocation de metilciclopropilo es más estable que el carbocatión bencílico solo porque esos enlaces internos del ciclopropano son más nucleófilos que el sistema fenil pi.

Fin de la respuesta.

Información de bonificación

  1. Dado que ninguna de esas estructuras por sí sola puede representar la estructura real del carbocatión metilciclopropilo, esa carga positiva se distribuye entre diferentes carbonos. De hecho, cuando comenzamos con sustrato de metilciclopropilo o sustrato de ciclobutilo, obtenemos resultados similares.

(Actualizaré otros puntos en el futuro)

Esto se puede ampliar sobre la base del concepto de resonancia Dancing.

CH2 + tiene un p-orbital vacante y se produce una superposición muy efectiva entre p-orbital y la densidad electrónica del ciclopropano, como se muestra en la figura, y debido a esto su estabilidad es muy alta. Hay una conjugación entre el enlace sigma (par solitario) y la carga + ve.

La resonancia de baile es un fenómeno hipotético que se muestra en estructuras de carbocationes unidas directamente a un anillo de 3 miembros.

Aquí podemos ver que + ve carga está bailando entre las dos estructuras, que es como una resonancia.

Por lo tanto, esta estabilidad excepcional del catión CPM (el catión ciclopropilmetilo se explica por el concepto de resonancia de baile).

La estabilización de carbocationes por sustituyentes ciclopropilo resulta de la interacción de los orbitales de enlace de ciclopropilo con los orbitales p de carbono vacantes. Los electrones en estos orbitales tienen una energía relativamente mayor que los electrones sigma normales y, por lo tanto, son particularmente efectivos para interactuar con el orbital p vacante del carbocatión. Esta interacción impone una preferencia estereoelectrónica para la conformación bisectada del catión ciclopropilmetilo en comparación con la conformación perpendicular. Solo la conformación bisectada alinea los orbitales CC de ciclopropilo para una superposición efectiva.

Espero eso ayude.
Gracias por a2a.

Cuando dibujas la estructura del grupo ciclopropilo, parece un triángulo, pero en realidad está más cerca de un círculo debido a la tensión del anillo. Ahora estos electrones se mantienen sueltos por este tipo de estructura y participan en la resonancia sigma como se menciona a continuación.

el ciclopropil metil carbocatión es más estable debido a la mayor conjugación que ofrece el anillo de ciclopropilo. Un carbocatión unido a un grupo ciclopropilo es excepcionalmente estable debido a la conjugación entre los orbitales plegados del anillo de ciclopropilo y los orbitales p vacantes del carbono cataónico.

Debido a la superposición del enlace del anillo de ciclopropilo con el p-orbital vacante en el carbocatión.

Más el no. De la donación de electrones goup en carbocation más la estabilidad de ese carbocation.

Como la hibridación de ciclopropano es sp5. Más el carácter p más es la energía homo. Así más la tendencia a donar electrones.

Entonces, el ciclopropano dona electrones al carbocatión de metilo y lo estabiliza.

Tiene resonancia sigma o resonancia de baile.

Reduce la tensión del anillo, por lo tanto, el carbocatión es más estable. .