Cómo juzgar la estabilidad de los carbaniones
Los carbaniones con grupos capaces de estabilizar cargas negativas son muy estables. Estos grupos pueden ser fenilo, heteroátomos con fuerte electronegatividad, como O, N, grupos como -, -C(=O)-, -CN, etc.;
o alquinos terminales (también pueden ser considerados electronegativos), como trifenilmetano, cianometano, nitrometano y compuestos de 1,3-dicarbonilo, son fuertemente ácidos.
2. Fíjate en la aromaticidad de la estructura molecular.
Las sustancias aromáticas tienen una estructura de sistema conjugado cerrado; los átomos que participan en el yugo están en el mismo plano y el número de electrones P que participan en el yugo * * * se ajusta a la regla de 4n+2; . De manera similar, los carbaniones de yugo * * * cíclicos con las tres condiciones anteriores son aromáticos y estables.
3. ¿Has visto el * * * efecto yugo de la estructura molecular?
Cuando un carbanión está conectado directamente a un doble enlace carbono-carbono o a un anillo de benceno, la carga negativa puede dispersarse debido al efecto yugo. Por lo tanto, cuantos más dobles enlaces (o anillos de benceno) estén unidos al carbanión, más estable será el carbanión.
Datos ampliados
Carbaniones ordinarios
Los carbaniones tienen carga negativa, el átomo de carbono central es trivalente y la capa de electrones de valencia está llena de ocho electrones, uno de los cuales de electrones no utilizados. El átomo de carbono central tiene dos configuraciones posibles: una configuración plana mixta y una configuración piramidal mixta. Los diferentes carbaniones tienen diferentes configuraciones debido a los diferentes grupos conectados al átomo de carbono central, pero generalmente los aniones hidrocarbilo simples tienen una configuración piramidal híbrida y no hay pares de electrones en los orbitales híbridos.
Esto se debe principalmente a que los orbitales híbridos contienen más componentes orbitales S que los orbitales P. El aumento de los componentes orbitales significa que la órbita está más cerca del núcleo y la energía orbital se reduce. El par de electrones no utilizados del carbanión está más cerca del núcleo de carbono en la órbita híbrida que en la órbita P, por lo que la energía del sistema es menor y más estable.
Al mismo tiempo, en el sistema carbanión, se produce una repulsión entre el par de electrones no utilizado y los otros tres pares de electrones enlazantes. Cuando el par de electrones no utilizado está en un orbital híbrido, es similar a los orbitales de los otros tres pares de electrones enlazantes, y cuando está en un orbital p, es perpendicular a los tres orbitales híbridos. Por tanto, en la configuración piramidal mixta, la repulsión de los pares de electrones es menor y más favorable.
Por lo tanto, a diferencia de los carbocationes, los carbocationes de hidrocarbilo generalmente simples están en una configuración piramidal en el estado híbrido y se encuentran en uno de los cuatro orbitales híbridos sin pares de electrones. Este es un carbocatión. La estructura racional habitual. ?
Carbaniones especiales
Aunque el anión ciclopropilo es inestable porque la tensión del anillo no favorece la configuración plana, el anión ciclopropilo existe porque la configuración piramidal es relativamente favorable. En compuestos de anillos puenteados, el carbocatión cabeza de puente es muy inestable. Debido a las limitaciones de la geometría del anillo, que no favorece la existencia de una configuración plana, se generan muy pocos carbocationes cabeza de puente.
La estructura piramidal es relativamente beneficiosa para los carbaniones cabeza de puente, por lo que los carbaniones cabeza de puente son estables y pueden existir. Debido a esto, los compuestos de organolitio cabeza de puente son fáciles de generar. Por ejemplo, la reacción causada por los carbaniones cabeza de puente que se encuentran debajo funciona muy suavemente. Esto también proporciona más evidencia de la configuración piramidal de los carbaniones.
Sin embargo, cuando el átomo de carbono central cargado negativamente está unido a un enlace o a un anillo aromático, el par de electrones no utilizado puede estabilizarse creando * * * deslocalización del yugo con el enlace. En este momento, el carbanión adoptará una configuración plana híbrida para lograr la máxima superposición orbital y una mejor deslocalización, haciendo que la energía del sistema sea la más baja y estable.
Materiales de referencia:
Enciclopedia Baidu-Carbanion