超共役について研究するには、電子の変位によって超共役がどのように形成されるかを知る必要があります。電子は結合内の特定の原子間に集中していますが、二重結合または単結合が交互に存在する複合体は、共役系と呼ばれます。
電子変位の影響
誘導効果
極性は、炭素鎖に電子吸引基または電子放出基が存在する場合、炭素原子と他の基で観察されます。電気陰性度の違いによる電子の変位により、永久的な極性が生じます。これは、誘導効果または I 効果として知られています。
置換基の電気陰性度が誘導効果を決定します。シグマ結合は、置換基と反応中心の間の距離が大きくなるにつれて弱まる誘導効果を伝達します。その結果、効果は隣接する結合に対して最も強くなり、弱く離れることができます。
電子放出基の存在は、正の誘導効果を引き起こします。チェーン上で、負の電荷を発生させます。
電子放出基が電子密度を高めると、塩基性が増加し、自然の酸性が減少します。その結果、アルキル基は酸を弱めます。
活用
2 つの分子を結合するプロセスを表すために有機化学で使用される用語です。
通常、電子は結合内の特定の原子間に集中しますが、二重結合または単結合が交互に存在する場合、複雑で、共役系と呼ばれます。
共役化学
有機物質における二重結合または三重結合の存在は、結合化学に必要です。
π 結合系内の結合に関与する p 軌道は、共役系が存在するための最も基本的な要件です。
その瞬間に形成された共役は、チェーン内の位置が p 軌道を除外する場合、またはジオメトリが整列していない場合に失われます。
超共役
+I で前述したように、アルキル基が飽和系に結合している場合を考えてみましょう。効果。このような場合、アルキル基は電子を放出しますが、これは誘導効果とは異なります。
超共役は、飽和基に結合したアルキル基による電子の放出です。
水素原子は正電荷を持っていますが、それと炭素原子の間にリンクはありません。その結果、このタイプの共鳴は無結合共鳴として知られています。
超共役の例:
少なくとも 1 つの H 原子がアルファ炭素に存在する必要があります。
不飽和溶液のアルファ炭素にある C-H 結合が多いほど、より多くの電子が放出され、超共役効果が増加します。
トルエンの次の超共役構造をスケッチすることにより、トルエンのメチル基の電子供与効果も超共役に基づいて記述できます。
超共役の構造
超共役相互作用は、エチル ラジカルなどの任意のプライマリ ラジカルで実行可能ですが、単純なメチル ラジカルでは実行できません。その結果、エチルラジカル(1°)はメチルラジカルよりも安定性が高くなります。同様に、2° アルキル ラジカルは 1o アルキル ラジカルよりも安定しており、3° アルキル ラジカルは 2o アルキル ラジカルよりも安定しています。
CH 3°> 2°> 1°> CH3
アルケンの超共役
電子の非局在化、今回はアルキル基の pi 軌道と sigma 軌道の重なりによる、は、2 番目の二重結合による安定化と同じ根本的な理由、つまり電子の非局在化に起因すると考えられています。
アルケン超共役
アルケンの超共役は、上の図のシグマ軌道とパイ軌道の重なりによって示されています.
このオーバーラップにより、個々の電子は 4 つの原子核をある程度結合することができます。シグマ結合軌道を含むこのタイプの非局在化を超共役と呼びます。
逆超共役
電子接触がシグマからパイ結合ではなく、パイ結合からシグマ結合に向けられるシステムは、逆超共役または負の超共役として知られています。つまり、電子がパイ結合からシグマ結合に移動します。
超共役の応用
アルケンの安定性:一部のアルケンが他のアルケンよりも安定である理由は、超共役によって説明されます。アルケンの安定性は、分子内のアルファ水素の数に比例し、これは共鳴構造に比例します。
共鳴構造の数とアルファ水素の量は、アルキルカルボカチオンの安定性に正比例します。
アルケンの炭素-炭素二重結合のサイズは次のとおりです。単結合の性質は、共鳴構造の数が増えるにつれて増加します。
アルキル ベンゼンにおける R の電子放出力:CH3 は +R 基であり、超共役による求電子芳香族置換に利用されます。
フリーラジカルの安定性:超共役はフリーラジカルの安定性を説明します。
結論
カルボカチオンまたはラジカル中心のアルキル置換基の量が増加すると、超共役によって説明される安定性。超共役は、2 つの基本的な要因によって引き起こされます。特定の位置に水素原子が存在することはその 1 つですが、特定の位置に孤立電子対が存在することはもう 1 つです。