Stabilità degli alcheni

Il prodotto principale di qualsiasi reazione chimica è sempre quello più stabile quindi la conoscenza della stabilità degli alcheni consente di poter prevedere quale isomero si forma in quantità maggiore a seguito di una reazione.

Un metodo per conoscere la stabilità di un alchene consiste nel determinare sperimentalmente la quantità di energia associata alla reazione di idrogenazione che è di tipo esotermico; poiché in questa reazione l’alchene viene trasformato in alcano a seguito della rottura del doppio legame l’energia emessa è proporzionale all’energia del doppio legame presente nella molecola.

Quanto più un alchene è stabile tanto minore è la sua energia pertanto dalla reazione di idrogenazione si svolgerà meno calore.

Dai dati sperimentali si ha che quanto più un alchene è sostituito tanto più è stabile pertanto l’ordine di stabilità degli alcheni è il seguente:

stabilità alcheni

La maggiore stabilità degli alcheni sostituiti è dovuta alla iperconiugazione causata dalla interazione tra uno dei quattro orbitali ibridisp3 del gruppo –CH3 con l’orbitale π* del doppio legame.

Questa interazione stabilizzante tra un legame di tipo σ e uno di tipo π coinvolge la donazione di densità di carica elettrica dal legame saturo C-H all’orbitale vuoto del doppio legame.

L’iperconiugazione pertanto si verifica solo se il carbonio in α al doppio legame è legato almeno a un atomo di idrogeno quindi nel caso del 3,3-dimetil-1-butene in cui al carbonio 3 in α al doppio legame non sono legati atomi di idrogeno non si verifica iperconiugazione.

Il motivo per il quale il 2-butene è più stabile rispetto all’1-butene risiede nel fatto che nel 2-butene vi sono 3+3 = 6 idrogeni che contribuiscono all’iperconiugazione mentre nell’1-butene ve ne sono solo 2.

1 e 2 butene

Dai dati sperimentali inoltre si ha che l’isomero cis è meno stabile dell’isomero trans; questo fenomeno può essere giustificato sia da dalla maggiore repulsione sterica che si ha nell’isomero cis rispetto all’isomero trans. Ad esempio si consideri il cis-2-butene e il trans-2-butene:

cis e trans

Nel caso del cis-2-butene i gruppi metilici si trovano dalla stessa parte rispetto al doppio legame e le rispettive nuvole elettroniche possono interferire l’una con l’altra provocando una deformazione della molecola e quindi una minore stabilità.

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Author: Chimicamo

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