¿Un carbocatión en un polímero conjugado continúa volviéndose más estable a medida que el polímero se alarga?

Habrá rendimientos decrecientes. Sí, dado que la carga se extiende sobre un volumen cada vez mayor a medida que aumenta el grado de conjugación, será cada vez menos reactivo.

Una vez que la conjugación se acerca al infinito, ya no tiene sentido hablar de reactividad. Como ejemplo, mira el poliacetileno:

El poliacetileno es efectivamente un polímero infinitamente conjugado. Si algunos de los átomos de hidrógeno se reemplazan con yodo, los orbitales p conjugados tienen un ligero exceso de electrones y el polímero se comporta como un metal: es brillante y es un muy buen conductor de electricidad. Si se polimeriza sin yodo, es mucho menos conductor y ya no es brillante.

Larga historia corta: la conjugación infinita crea un “mar de electrones”, y el polímero adquiere muchas propiedades de los metales. Cualquier discusión sobre la “reactividad” en la química tradicional orgánica habla de carbocationes por completo, debido al cambio en las propiedades y porque los polímeros son generalmente tan insolubles.

Técnicamente, debería porque la carga positiva se extiende a través de más átomos de carbono, lo que hace que cada carbocatión sucesivo sea más estable. Sin embargo, el aumento de la estabilidad en comparación con el aumento de la cadena de carbono debería disminuir gradualmente, por lo que sugeriría que la relación sea logarítmica.

Como Michael ya ha dicho, la estabilidad no es lineal con la longitud de la cadena. De hecho, el catión bencilo (con un sistema pi de 6 electrones) tiene aproximadamente la misma estabilización que el catión alilo (con solo dos).