Intermedi di reazione: carbocationi e carbanioni

Le reazioni multistadio comportano la formazione di intermedi di reazione, a volte a vita molto breve, rappresentati da specie molto reattive. I più importanti intermedi di reazione sono:

  1. Particelle cariche: carbocationi e carbanioni
  2. Particelle neutre: radicali e carbeni

Carbocationi. I carbocationi sono specie reattive in cui la carica positiva è localizzata sull’atomo di carbonio, e si possono ottenere per scissione eterolitica di un legame C-X.

L’atomo di carbonio del carbocatione presenta un’ibridazione sp2 con i tre orbitali ibridi situati in un piano ad angoli di 120° e con soli sei elettroni.

I carbocationi si dividono in primari, secondari e terziari a seconda del numero dei gruppi legati all’atomo di carbonio che porta la carica positiva.

Queste particelle cariche sono estremamente reattive in quanto tendono a completare il loro ottetto di elettroni. I carbocationi hanno diversa stabilità.

Secondo le leggi della fisica, la stabilità di un sistema carico è aumentata dalla dispersione della carica, pertanto tutti i fattori che tendono a disperdere la carica positiva dello ione lo stabilizzano allo stesso tempo.

Ci sono molte prove sia fisiche che chimiche che dimostrano che un gruppo alchilico tenda a cedere elettroni: pertanto, un gruppo alchilico legato a un carbocatione tende a cedere elettroni all’atomo di carbonio carico positivamente diminuendo in tal modo la densità di carica sul carbonio e disperdendola sul gruppo alchilico stesso.

Questa dispersione stabilizza il carbocatione, quindi si può concludere che un carbocatione terziario sia più stabile del primario e così via.

stabilità carbocationi

La tendenza a respingere gli elettroni da parte del radicale alchilico si chiama effetto induttivo, cioè i radicali alchilici esercitano un effetto induttivo elettronrepulsivo che stabilizza il carbocatione. Oltre ai carbocationi alchilici si hanno anche due particolari classi di carbocationi:

1)       carbocatione allilico

carbocatione allilico

2)     carbocatione benzilico

carbocatione benzilico

Questi due tipi di carbocationi sono particolarmente stabili perché la carica positiva viene dispersa per risonanza.

Uno dei tanti sistemi per ottenere carbocationi è la disidratazione degli alcoli. L’ordine di velocità di disidratazione è: alcol terziario > alcol secondario > alcol primario in quanto si può ritenere che quanto più stabile è il carbocatione tanto più facilmente esso si forma.

Reazioni di formazione degli alcoli:

a)     disidratazione degli alcoli

b)     addizione elettrofila agli alcheni

Addizione elettrofila

c)     dagli alogenuri alchilici:

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Author: Chimicamo

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