Waarom zeggen alkylgroepen dat het elektron "vrijgeeft" (ook bekend als electron "donerend") in vergelijking met waterstof als het gaat om carbokationen?

Dit is in de context van een discussie over hyperconjugatie stabilisatie.

Voor een carbocation, je kunt of een methyl- (# "CH" _3 #), primair (#1^@#), tweede (#2^@#), of tertiair (#3^@#) carbocatie.

Ze staan gerangschikt in stabiliteit zoals zo:

Je ziet dat van links naar rechts het aantal alkylgroepen verbonden met de centrale positief geladen koolstof toeneemt (elke alkylgroep vervangt een waterstof), die correleert met de toenemen in stabiliteit.

Dus, het moet zo zijn dat de alkylgroepen er iets mee te maken hebben. In feite is er een effect genaamd hyperconjugatie dat beschrijft wat hier gaande is. Dit is één instantie, maar er zijn andere soorten voor andere contexten.

In dit geval zijn de elektronen in a # Mathbf (sigma) #-bindende orbitaal (hier is het van de omringende methylgroepen ' # "C" - "H" # obligaties) kunnen interageren met de naastgelegen leeg # Mathbf (p) # orbital op de centrale positief geladen koolstof.

De bovenstaande afbeelding toont een vergelijking tussen een primaire carbokation en een methylcarbocatie.

De koolstof met de lege, paars # P # orbitaal is de positief geladen koolstof, terwijl de gele # Sp ^ 3 # # Sigma #-bindende orbitaal in staat is doneren de elektronen in de lege paarse # P # orbitaal.

Dit breidt de moleculaire orbitaal uit om de carbocatie te stabiliseren en demonstreert het elektron donerend / vrijgevend karakter van een aangrenzende methylgroep.

We kunnen het stabiliserende effect zien in dit moleculaire orbitale diagram:

De lege # P # orbitaal is gestabiliseerd nadat de aangrenzende gevuld # Sigma # bond deelt zijn elektronen met de lege # P # orbitaal.

(Het hoeft echter niet leeg te zijn, het kan gedeeltelijk worden gevuld, zoals in een verbinding met koolstofradicalen.)