晚上有和讀者講到一些常見的中間體穩(wěn)定性,這在實驗設(shè)計以及實驗過程中都是很有用的, 所以這篇文章就大概 從電子云密度的角度簡單梳理一下影響其穩(wěn)定性的底層邏輯。暫定1.0版本,如有補充后續(xù)還會總結(jié)。
“劫富”
劫富截的是反應(yīng)位點相關(guān)的電子云密度。通過這種方式來達(dá)到穩(wěn)定的中間體常見于碳負(fù)離子,烯醇負(fù)離子,碳自由基,碳卡賓,乃春、羧酸根負(fù)離子等。
以碳負(fù)離子為例, 一般能減少去質(zhì)子的碳上電荷的因素都會使得碳負(fù)離子穩(wěn)定。這種因素包括:
①吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)
②(大)共軛效應(yīng)
③雜化狀態(tài) 碳負(fù)離子的雜化軌道中,s 軌道呈球形,電子云更靠近原子核,能量較低,電子被核束縛更緊密。p 軌道呈啞鈴形,電子云離核較遠(yuǎn),能量較高,電子更容易離域。所以s 成分越高,外顯出的形式電荷越少,反應(yīng)性變?nèi)酰苍椒€(wěn)定。
總體來看;
芳香性碳負(fù)離子 > 共軛穩(wěn)定的碳負(fù)離子 > sp 雜化碳負(fù)離子 > sp2 雜化碳負(fù)離子 > sp3 雜化碳負(fù)離子 。
“濟貧 ”
濟貧是通過給電子基團增加反應(yīng)位點的電子云密度。亞胺,酰氯,碳正離子都是需要靠“接濟”達(dá)到穩(wěn)定的代表。
以碳正離子為例,能使其穩(wěn)定的因素主要給電子共軛效應(yīng),細(xì)分來:
①含雜原子的碳正離子比較穩(wěn)定;
當(dāng)N、O、S等雜原子以單鍵與碳正離子相連時,雜原子上的孤對電子與中心碳之間給電子p,p-共軛效應(yīng),遠(yuǎn)大于雜原子會有吸電子誘導(dǎo)效應(yīng);會明顯提高其穩(wěn)定性。其中N具有最強的穩(wěn)定作用,O次之,F(xiàn)因具有更強的吸電子誘導(dǎo)作用,穩(wěn)定性較差。
②芐基型或烯丙型較穩(wěn)定;
此類取代基帶有π電子體系,可以通過p-π共軛效應(yīng)來離域正電荷,穩(wěn)定碳正離子,其穩(wěn)定性隨著共軛體系的增大而增大。
要注意的是共軛效應(yīng)既可以給電子,也可以吸電子,它是共軛體系內(nèi)電子云密度的近似平均。電負(fù)性原子參與的共軛,共軛體現(xiàn)吸電子,電正性原子參與的共軛,共軛體現(xiàn)給電子。
③其它碳正離子一般是:3°>2°>1°;但要做吸與給的衡量。
總體來看:
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