Dưới tác dụng của các điều kiện phản ứng nhất định, những liên kết phân cực trong phân tử có thể bị phân cắt không đồng đều : nguyên tử có độ âm điện lớn hơn chiếm cặp electron dùng chung và trở thành tiểu phân tích điện âm, còn nguyên tử với độ âm điện nhỏ hơn thì trở thành tiểu phân tích điện dương. Sự phân cắt liên kết không đồng đều như thế gọi là sự phân cắt dị li, và phản ứng được gọi là phản ứng dị li hay phản ứng phân cực:
Môn : Cấu trúc hợp chất hữu cơ Vấn đề : Tính chất cacbocation Học viên: Mẫn Thị Thu Hằng PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.Lời mở đầu Những tiểu phân trung gian phản ứng trong các phản ứng hữu cơ có khả năng phản ứng rất cao như cacbocation, cacbanion, gốc tự do, cacben, nitren. PHẦN 2: NỘI DUNG 1.Khái niệm cacbocation Dưới tác dụng của các điều kiện phản ứng nhất định, những liên kết phân cực trong phân tử có thể bị phân cắt không đồng đều : nguyên tử có độ âm điện lớn hơn chiếm cặp electron dùng chung và trở thành tiểu phân tích điện âm, còn nguyên tử với độ âm điện nhỏ hơn thì trở thành tiểu phân tích điện dương. Sự phân cắt liên kết không đồng đều như thế gọi là sự phân cắt dị li, và phản ứng được gọi là phản ứng dị li hay phản ứng phân cực: Ví dụ: (CH 3 ) 3 C-Br (CH 3 ) 3 C + + Br – Cation (CH 3 ) 3 C + có một nguyên tử C mang điện tích qui ước 1+ vì thế nó được gọi là cacbocation, kí hiệu R + 2. Cấu trúc hình học của một số cacbocation - Cacbocation ankyl C Cacbon lai hóa sp 2 , có cấu trúc hình học phẳng - Cation vinyl: có 2 dạng C C R R R C C R R R Dạng đường thẳng : Cacbon lai hóa sp Có AO mang điện tích dương là AO p Dạng đường cong: cacbon lai hóa sp 2 có AO mang điện tích dương là AO sp 2 Cấu trúc dạng đường thẳng ưu tiên hơn vì có năng lượng nhỏ hơn. Cấu trúc dạng đường cong chỉ có thể có trong các cation vòng - Cation phenyl Có cấu trúc vòng phẳng, có AO mang điện tích dương là AO sp 2 nằm trên mặt phẳng vòng. 2.Tính chất của cacbocation 2.1.Tính bền của cacbocation Độ bền của cacbocation phụ thuộc vào cấu trúc của nó: những yếu tố, những hiệu ứng electron nào làm giải tỏa điện tích dương ở nguyên tử cacbon thì sẽ làm cho cacbocation bền hơn Vì thế độ bền tương đối của chúng được sắp xếp chẳng hạn như C 6 H 5 CH 2 + > CH 2 =CH-CH 2 + > (CH 3 ) 3 C + > (CH 3 ) 2 CH + > CH 3 CH 2 + > CH 3 + Cacbocation càng kém bền thì thời gian sống càng ngắn nên càng ít có xác suất chuyển hóa theo hướng tạo ra sản phẩm mong đợi, ngược lại, nếu càng bền thì càng có xác suất lớn để chuyển hóa theo hướng tạo ra sản phẩm mong đợi. Vì vậy, phản ứng hữu cơ sẽ ưu tiên xảy ra theo hướng tạo ra tiểu phân trung gian bền vững hơn. Ví dụ CH 2 CH CH 3 + H CH 3 CH CH 3 CH 3 CH CH 3 Cl Cl CH 2 CH 2 CH 3 Cl CH 2 CH 2 CH 3 Cl ben hon kem ben hon spc spp 2.2.Có ái lực lớn đối với electron Các cation như cation kim loại, cacbocation, … luôn có khuynh hướng thu nhận electron để ổn định, chúng có ái lực lớn với electron. 2.3.Phản ứng của cacbocation Các cacbocation tham gia vào các phản ứng để chuyển thành sản phẩm bền - Chuyển vị:Mục đích của sự chuyển vị là tạo thành cacbocation bền hơn. Nhóm ankyl, aryl, hay hydro hoặc nhóm khác dời chuyển cùng với cặp electron tới trung tâm mang điện tích dương khác: - Phản ứng cộng: Cacbocation cộng vào liên kết không no tạo điện tích dương ở vị trí mới (Chuyển vị hydrua) (Chuyển vị ankyl) CH 3 - CH=CH- CH 2 + CH 3 - CH + - CH=CH 2 (Chuyển vị allylic)