Differenze tra le versioni di "Chimica organica/Reazioni organiche: introduzione e classificazione"

|{{Did1_Ch_Org}} colspan=2|A sinistra: ibridazione e orientamento relativo di un carbonio carico positivamente che caratterizza un carbocatione. A destra: scala di stabilità dei carbocationi
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Un '''carbocatione''' (o '''ione carbenio''') è una molecola organica in cui uno (o più) carbonio possiede una carica positiva. Tale carbonio ha 6 elettroni nella sua sfera di valenza, e pertanto uno dei suoi orbitali resta vuoto. L'immagine a destra mostra che il carbonio in questione è ibridato sp<sup>2</sup> poiché lega 3 gruppi, con la carica positiva ospitata nell'orbitale ''p'' non ibridato e dunque perpendicolare al piano formato dai tre orbitali sp<sup>2</sup>. AlEssendo fineuna dispecie comprendere il decorso di molte delle reazioni che verranno descritte in questo libro è fondamentale notare comeelettron-deficiente, i gruppicarbocationi alchilicisi legaticomportano al carbonio carico positivamente siano in grado, al contrario degli idrogeni, di cedergli carica negativa. Una espressione coincisa largamente usata per indicare questa proprietà che tali gruppi sono ada '''rilascio elettronico'elettrofili''.
 
Al fine di comprendere il decorso di molte delle reazioni che verranno descritte in questo libro è fondamentale notare come i gruppi alchilici legati al carbonio carico positivamente siano in grado, al contrario degli idrogeni, di cedergli carica negativa. Una espressione coincisa largamente usata per indicare questa proprietà che tali gruppi sono a '''rilascio elettronico'''.
La cessione di carica da parte dei gruppi alchilici si realizza per '''effetto iperconiugativo'''. Tale effetto, come già indicato in [[Chimica_organica/Alcheni#Stab_alcheni|questa]] sezione del libro, consiste in una interazione degli elettroni del legame σ carbonio(carico positivamente)-carbonio(metilico) con l'orbitale vuoto p che regge la carica positiva. Un numero più elevato di gruppi metilici comporta un più esteso effetto iperconiugativo e dunque una maggiore stabilità del carbocatione. Ecco perché, come indicato in figura, un carbocatione terziario è più stabile di uno secondario che è a sua volta più stabile di uno primario.
 
I carbocationi tendono a modificare la loro struttura per migrazione di idrogeno o gruppo alchilico per dare luogo ad un carbocatione più stabile. Il gruppo che traspone migra con il suo doppietto elettronico nell'orbitale vuoto, con ritenzione di configurazione. Queste trasposizioni sono note come '''trasposizione di Wagner-Meerwein'''.
'''Interpretazione alternativa all'efffetto iperconiugativo''': Sovente i libri di testo interpretano la scala di stabilità dei carbocationi senza tirare in ballo l'effetto iperconiugativo. Come già visto durante la descrizione della stabilità relativa degli alcheni, essi affermano che un legame σ tra il carbonio carico positivamente ed un idrogeno si realizza per sovrapposizione di un orbitale sp<sup>2</sup> del carbonio con uno s dell'idrogeno. Un legame σ tra lo stesso carbonio carico e un gruppo alchilico si ha, d'altro canto, per sovrapposizione di un orbitale sp<sup>2</sup> del carbonio carico con un orbitale sp<sup>3</sup> del carbonio del gruppo alchilico. Un orbitale sp<sup>3</sup> è più simile ad un orbitale atomico p che ad un s. Un orbitale p è più proteso lontano dal nucleo rispetto all's. Concludendo: il carbonio di un gruppo alchilico cede maggiormente carica negativa al carbonio carico positivamente rispetto ad un idrogeno.
 
I carbocationi tendono a modificare la loro struttura per migrazione di idrogeno o gruppo alchilico per dare luogo ad un carbocatione più stabile. Il gruppo migra con il suo doppietto elettronico, con ritenzione di configurazione.Queste trasposizioni sono note come '''trasposizione di Wagner-Meerwein'''.
[[Image:Wagner-Meerwein.png|500px|center]]
 
Le attitudini migratorie sono nell'ordine H > metile > gruppo alchilico.
 
'''Interpretazione alternativa all'efffetto iperconiugativo''': Sovente i libri di testo interpretano la scala di stabilità dei carbocationi senza tirare in ballo l'effetto iperconiugativo. Come già visto durante la descrizione della stabilità relativa degli alcheni, essi affermano che un legame σ tra il carbonio carico positivamente ed un idrogeno si realizza per sovrapposizione di un orbitale sp<sup>2</sup> del carbonio con uno s dell'idrogeno. Un legame σ tra lo stesso carbonio carico e un gruppo alchilico si ha, d'altro canto, per sovrapposizione di un orbitale sp<sup>2</sup> del carbonio carico con un orbitale sp<sup>3</sup> del carbonio del gruppo alchilico. Un orbitale sp<sup>3</sup> è più simile ad un orbitale atomico p che ad un s. Un orbitale ''p'' è più proteso lontano dal nucleo rispetto all' ''s. Concludendo: il carbonio di un gruppo alchilico cede maggiormente carica negativa al carbonio carico positivamente rispetto ad un idrogeno''.
===Carbanioni===
Concludendo: il carbonio di un gruppo alchilico cede maggiormente carica negativa al carbonio carico positivamente rispetto ad un idrogeno.
Cosí come esistono ioni in cui il carbonio porta una carica positiva, esistono ioni possedenti una carica negativa al carbonio, i ''carbanioni''. Al contrario dei carbocationi, però, essi non sono planari, ma piramidali, la loro stabilità diminuisce con la presenza di gruppi elettron-donatori, ed hanno un carattere nucleofilo. Formalmente, un carbanione è la base coniugata di un idrocarburo, e la stibilità di un carbanione si correla invero con il pKa dell'idrocarburo
 
 
===Carbanioni===
{|align="center" class="wikitable"
Cosí come esistono ioni in cui il carbonio porta una carica positiva, esistono ioni possedenti una carica negativa al carbonio, i ''carbanioni''. Al contrario dei carbocationi, però, essi non sono planari, ma piramidali (conservando almeno in parte la loro configurazione), la loro stabilità diminuisce con la presenza di gruppi elettron-donatori, ed hanno un carattere nucleofilo. Formalmente, un carbanione è la base coniugata di un idrocarburo, e la stibilitàstabilità di un carbanione si correla invero con il pKa dell'idrocarburo
|[[metano]]||~ 56
|-
|[[propene]]||~ 44
|-
|[[toluene]]||~ 43
|-
|[[diphenylmethane]]|| 32.3
|-
|[[triphenylmethane]]|| 30.6
|-
|[[phenylacetylene]]|| 28.8
|-
|[[acetone]]|| 26.5
|-
|[[fluorene]]|| 22.6
|-
|[[indene]]|| 20.1
|-
|[[cyclopentadiene]]|| 18
|-
|[[acetylacetone]]|| 13.3
|-
|[[malononitrile]]|| 11.2
|-
|[[Acido di Meldrum]]|| 7.3
|-
 
| colspan=2 align=left style="background: #ccccff;"| ''Table 1. Carbon acid acidities in [[pKa]] in [[Dimethyl sulfoxide|DMSO]] <ref>''Equilibrium acidities in dimethyl sulfoxide solution'' Frederick G. Bordwell [[Acc. Chem. Res.]]; '''1988'''; 21(12) pp 456 - 463; {{DOI|10.1021/ar00156a004}}</ref>''.
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Un altro fattore di stabilità è la possibilità di delocalizzazione della carica grazie alla risonanza.
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