Καρβοκατιόντα με Υπερσύζευξη

Στην οργανική χημεία, η υπερσύζευξη είναι μια σταθεροποιητική αντίδραση στην οποία λαμβάνει χώρα ο εντοπισμός ηλεκτρονίων σ του δεσμού C-H. Αυτός ο δεσμός C-H συνδέεται άμεσα με ένα άτομο που έχει ένα μη κοινό τροχιακό p. Ένα παράδειγμα υπερσύζευξης είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ των ηλεκτρονίων των δεσμών p και s μιας ομάδας υποκαταστάτη σε μια οργανική ένωση. Αυτό το άρθρο επεξεργάζεται την έννοια της υπερσύζευξης, την έννοια της υπερσύζευξης και τα παραδείγματα της υπερσύζευξης.

Τι είναι η υπερσύζευξη;

Η υπερσύζευξη είναι μια σταθεροποιητική αντίδραση που είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ ηλεκτρονίων ενός δεσμού σ με ένα γειτονικό κενό ή γεμάτο ρ-τροχιακό ή ένα τροχιακό π. Αυτό δημιουργεί ένα εκτεταμένο ή παρατεταμένο μοριακό τροχιακό που ενισχύει τη σταθερότητα του συστήματος.

Έννοια της υπερσύζευξης:

Η υπερσύζευξη είναι, κατά κάποιο τρόπο, παρόμοια με το ηλεκτρομερικό φαινόμενο. η μόνη διαφορά είναι ότι η υπερσύζευξη έχει μόνιμο αποτέλεσμα, ενώ η ηλεκτρομερική επίδραση είναι προσωρινή. Ο εντοπισμός των ηλεκτρονίων του δεσμού C-H μιας ομάδας αλκαλίων που συνδέεται άμεσα είτε με ένα άτομο ενός ακόρεστου συστήματος είτε σε ένα άτομο μη κοινόχρηστων τροχιακών p συμβαίνει σε αυτό το φαινόμενο.

Ο λόγος για τη σταθεροποίηση της γλυκόζης, που επιτρέπει στο θετικό φορτίο να εξαπλωθεί, οφείλεται στην υπερσύζευξη. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των αλκυλομάδων που συνδέονται με ένα θετικά φορτισμένο άτομο άνθρακα, τόσο ισχυρότερη είναι η σταθεροποίηση και η αλληλεπίδραση υπερσύζευξης της ενανθράκωσης.

Εφαρμογές υπερσύζευξης:

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές για την υπερσύζευξη. Συνηθέστερα, χρησιμοποιείται για να εξηγήσει μια ποικιλία χημικών φαινομένων, όπως το φαινόμενο gauche, το φαινόμενο βήτα-πυριτίου και το ανωμερικό φαινόμενο.

Η υπερσύζευξη χρησιμοποιείται επίσης για να εξηγήσει το περιστροφικό φράγμα του αιθανίου, τη σχετική σταθερότητα των υποκατεστημένων καρβοκατιόντων και των υποκατεστημένων ανθρακοκεντρικών ριζών, τη συχνότητα δόνησης των εξωκυκλικών καρβονυλικών ομάδων και τον θερμοδυναμικό κανόνα του Zaitsev για τη σταθερότητα των αλκενίων.

Τύποι επιδράσεων υπερσύζευξης:

Η υπερσύζευξη μπορεί να χωριστεί σε δύο μεγάλες κατηγορίες.

Ισοσθενής υπερσύζευξη:

Η ισοσθενής υπερσύζευξη λαμβάνει χώρα σε ελεύθερες ρίζες και καρβοκατιόντα όπου η κανονική μορφή δεν εμφανίζει διαχωρισμό φορτίου.

Θυσιαστική υπερσύζευξη:

Σε αυτόν τον τύπο υπερσύζευξης, η κανονική μορφή δεν εμφανίζει συντονισμό δεσμού και η κύρια μορφή δεν έχει κατανομή φορτίου.

Ελυμένα παραδείγματα υπερσύζευξης:

Ερώτηση 1:

Από τα παρακάτω, ποιο δείχνει το φαινόμενο Baker-Nathan;

1. Μεσομερική επίδραση
2. Επαγωγικό αποτέλεσμα
3. Υπερσύζευξη
4. Ηλεκτρομερές αποτέλεσμα

Λύση: 

Το φαινόμενο Baker-Nathan είναι ένα άλλο όνομα για την υπερσύζευξη. Η διατηρούμενη αλληλεπίδραση που επικεντρώνεται στην αλληλεπίδραση ηλεκτρονίων σε έναν σ-δεσμό (συνήθως C-H ή C-C) με ένα παρακείμενο κενό ή μερικώς γεμάτο ρ-τροχιακό ή ένα π-τροχιακό για να δώσει ένα επιμήκη μοριακό τροχιακό που βελτιώνει τη σταθερότητα του συστήματος είναι γνωστή ως υπερσύζευξη.

Ερώτηση 2:

Η υπερσύζευξη χρησιμοποιεί μετεγκατάσταση του?

1.  σ τροχιακό δεσμού
2.   τροχιακό δεσμού π
3.  Σ και π τροχιακό δεσμό
4. Κανένα από αυτά

Λύση:

Η μετεγκατάσταση του τροχιακού δεσμού εμπλέκεται στην υπερσύζευξη. Είναι η σταθερή αλληλεπίδραση που περιλαμβάνει ηλεκτρόνια σε έναν σ-δεσμό (συνήθως C-H ή C-C) με ένα παρακείμενο κενό ή μερικώς γεμάτο ρ-τροχιακό ή ένα π-τροχιακό για να δώσει ένα παρατεταμένο μοριακό τροχιακό που βελτιώνει τη σταθερότητα του συστήματος.

Ερώτηση 3:

Μεγαλύτερος ο αριθμός των δομών υπερσύζευξης, η σταθερότητα των ελεύθερων ριζών

1. Αύξηση
2. Μείωση
3. Παραμένει το ίδιο
4. Κανένα από αυτά

Λύση:

Όσο υψηλότερος είναι ο αριθμός των δομών υπερσύζευξης, τόσο μεγαλύτερη είναι η σταθερότητα των ελεύθερων ριζών.

Ερώτηση 4:

Μεταξύ των καταστάσεων που αναφέρονται παρακάτω, ποια περιγράφει σωστά το φαινόμενο Baker-Nathan;

• Βοηθά στην αποσαφήνιση της άμεσης επίδρασης των αλκυλομάδων στο αρωματικό αλκυλοβενζόλιο.

• Η σχετική σταθερότητα των αλκενίων μπορεί να εξηγηθεί από αυτό.

• Οι σχετικές σταθερότητες των αλκυλοκαρβοκατιόντων μπορούν να εξηγηθούν από αυτό.

• Όλα τα παραπάνω

Λύση:

Το φαινόμενο Baker-Nathan εξηγεί την άμεση επίδραση των αλκυλομάδων στο αρωματικό αλκυλοβενζόλιο. Είναι χρήσιμο για την εξήγηση της σχετικής σταθερότητας των αλκενίων καθώς και της σχετικής σταθερότητας των αλκυλοκαρβοκατιόντων.

Ερώτηση 5:

Το αιθένιο δεν έχει άλφα υδρογόνο. Επομένως, δεν είναι δυνατή η υπερσύζευξη.

1. Σωστό
2. Λάθος

Λύση:

Η δήλωση είναι αληθινή. Δεδομένου ότι το αιθένιο στερείται άλφα υδρογόνου, η υπερσύζευξη δεν είναι δυνατή. Η παρουσία άλφα υδρογόνου απαιτείται για την υπερσύζευξη.

Ερώτηση 6:

Εάν η συνεισφέρουσα δομή έχει τον ίδιο αριθμό δεσμών δύο ηλεκτρονίων με τον τυπικό τύπο Lewis, θα ονομάζεται:

1. Ετεροσθενής υπερσύζευξη
2. Θυσιαστική υπερσύζευξη
3. Ισοσθενής υπερσύζευξη
4. Όλα αυτά

Λύση:

Η ισοσθενής υπερσύζευξη συμβαίνει όταν η συνεισφέρουσα δομή περιέχει τον ίδιο αριθμό δεσμών δύο ηλεκτρονίων με τον τυπικό τύπο Lewis.

Ερώτηση 7:

Αν αυξήσουμε τον αριθμό των α-υδρογόνων, ο αριθμός των δομών υπερσύζευξης θα:

1. Μείωση
2. Αύξηση
3. Παραμένει ίδιο
4. Κανένα από αυτά

Λύση:

Η απάντηση είναι η επιλογή β. Ο αριθμός των δομών υπερσύζευξης αυξάνεται καθώς αυξάνεται ο αριθμός των α-υδρογόνων. Ο αριθμός των α-υδρογόνων καθορίζει τον βαθμό υπερσύζευξης. Το άτομο υδρογόνου που είναι συνδεδεμένο με τον άνθρακα που είναι συνδεδεμένο με μια λειτουργική ομάδα είναι γνωστό ως α-υδρογόνο.

Συμπέρασμα

Αυτό το άρθρο επεξεργάστηκε την έννοια της υπερσύζευξης, την έννοια της υπερσύζευξης και τα παραδείγματά της. Η υπερσύζευξη είναι ένα μόνιμο αποτέλεσμα που ασχολείται με τον εντοπισμό ηλεκτρονίων σ των δεσμών C-H γειτονικών μορίων σε μια οργανική ένωση. Υπάρχουν δύο τύποι υπερσύζευξης:η ισοδύναμη και η θυσιαστική υπερσύζευξη.