埋葬浪漫 asked in 科學化學 · 1 decade ago

●有機化學自由基與碳離子穩定度

有機化學在自由基的部分有提到

碳陽離子(carbocation)與自由基的穩定度

都是 3級>2級>1級>甲基級

可是碳陰離子(carbanion)卻是相反的

(甲基級>1級>2級>3級)

請問這三類的穩定度會這樣排序是因為什麼關係?

Update:

可是我記得

allylic cation(CH2=CH-CH2+)>3級

是沒有錯的耶

因為allylic的(不管是碳陽或碳陰離子)

都因為有共振式而比較穩定不是嗎

可能我這裡所謂的3級是說 外面接上3個沒有共振情形的烷基

(例如甲基、乙基...而不是苯基、乙稀基等等)

沒有說清楚請見諒XD

3 Answers

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  • Vivian
    Lv 5
    1 decade ago
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    安安 你參考一下

    碳陽離子(carbocation)與自由基的穩定度都是 3級>2級>1級>甲基級。

    主要是因為中心原子的碳由sp3混成軌域(4面體)由於失去一個2個電子的氫或失去一個1個電子的氫,而行成一個sp2混成軌域(3角平面)的中心原子的碳陽離子或自由基。

    圖可參考http://en.wikipedia.org/wiki/Carbocation

    因此在sp2混成軌域(3角平面)的垂直方向形成1個2Pz的空軌域。

    「烷基alkyl」比「氫」原子更容易極化,因此也更能滿足「sp2混成軌域」的「碳自由基」的缺一個電子的需求。(陽離子(carbocation)也是相同道理)。

    所以可將「烷基alkyl」視為推電子基,在碳陽離子(自由基)中心原子的碳如果接越多推電子基,那本身的穩定度就會越高。

    因此,3級(即接3個烷基alkyl)>2級(即接2個烷基alkyl)>1級(即接1個烷基alkyl)>甲基級。

    至於碳陰離子(carbanion)卻是相反的,(甲基級>1級>2級>3級)。

    碳陰離子(carbanion)的中心屬於sp3混成軌域(4面體),有2個原因(1)本身即帶負電性,接越多推電子基越不利穩定性(2)立體障礙,未鍵結電子對會有排斥作用。

    本問題還有一個觀念就是「超共軛hyperconjugation」

    不過那是比較allylic cation(CH2=CH2-CH2+)、benzylic(C6H5-CH2+)與3級、2級、1級、甲基級的穩定度。超共軛hyperconjugation就是CH2=CH2-CH2+或C6H5-CH2+上的π電子會共軛到sp2混成軌域(3角平面)垂直方向形的1個2Pz的空軌域上,原因是CH2=CH2-CH2+或C6H5-CH2+上的π軌域與2Pz空軌域是平行。電子會去定域化(delocalization)形成共軛,因此穩定度

    benzylic(C6H5-CH2+)>allylic cation(CH2=CH2-CH2+)>3級>2級>1級>甲基級。

    2009-08-03 14:05:25 補充:

    感謝(最後一行解釋-化學人)

    請更正

    benzylic(C6H5-CH2+)>3級>allylic cation(CH2=CH-CH2+)>2級>1級>甲基級

    有討論才會有收獲 ^_^

  • 6 years ago

    到下面的網址看看吧

    ▶▶http://qaz331.pixnet.net/blog

  • 1 decade ago

    回覆一樓,最後一行順序排列個人認為有點出入,

    前面敘述沒問題,但當有共振結構的取代基,就有差異了:

    具有一級共振結構的會比二級沒有共振結構的還穩定

    具有二級共振結構的會比三級沒有共振結構的還穩定

    個人覺得排列應為下列,

    benzylic(C6H5-CH2+)>3級>allylic cation(CH2=CH-CH2+)>2級>1級>甲基級

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