Stabilità e reattività dei carbocationi

La stabilità dei carbocationi aumenta da primario > secondario > terziario. La stabilità aumenta con il numero di atomi di carbonio adiacenti, il che significa che i carbocationi terziari - con il massimo possibile di tre sostituenti alchilici - sono i più stabili.

Figura 1. Ordine di stabilità dei carbocationi.

Questo effetto stabilizzante deriva dalla iperconiugazione che crea una stabilizzazione attraverso la donazione di elettroni dai legami sigma C-H nell'orbitale pi vuoto del carbocatione.

I carbocationi possono anche essere stabilizzati da legami doppi e tripli C-C vicini, poiché la sovrapposizione tra l'orbitale p vuoto del carbocatione e gli orbitali p adiacenti del legame C=C pi permette alla carica di essere diffusa su più atomi. Questo effetto è noto come delocalizzazione.

Figura 2. Carbocationi stabilizzati da legami multipli C=C adiacenti.

Possiamo vedere questo effetto stabilizzante disegnando strutture di risonanza che illustrano la carica che si sposta da un atomo all'altro.

Figura 3. Carbocationi stabilizzati dalla risonanza.

I carbocationi possono anche essere stabilizzati da coppie solitarie adiacenti che sono in grado di donare una coppia di elettroni alla carbonatazione povera di elettroni.

Figura 3. Carbocatione stabilizzato da coppie solitarie .

Ricorda che questo di solito porta alla formazione di un doppio legame (legame pi) e la carica migra verso l'atomo che dona la coppia solitaria. Questo tipo di stabilizzazione prende spesso il nome di "donazione pi".

Figura 4. Disegni di risonanza per carbocationi stabilizzati da coppia solitaria.