Hiperkonjugacija

2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12

Kada je veza između atoma ugljika i atoma vodika (H-C) u blizini konjugiranog sistema, na primjer dvostruke veze ili benzenskog prstena, sigma elektroni H-C veze postaju dio ovog konjugovanog sistema, odnosno delokalizovani su na isti način kao i pi elektroni koji formiraju ovaj sistem. Ovaj fenomen se naziva hiperkonjugacija.

Koncept hiperkonjugacije opisali su Baker i Nathan, a poznat je i kao Baker i Nathan efekat. Prema ovom konceptu, ako je alkil grupa (koja je vezana za najmanje jedan atom vodika) vezana za atom ugljika koji je dio dvostruke veze, alkilna grupa će predati elektrone iz svoje H-C jednostruke veze do višestruke veze. Na primjer, hiperkonjugacija propena je ona koja se vidi na sljedećoj slici:

Različiti oblici propenske hiperkonjugacije se nazivaju doprinoseće strukture. Fenomen hiperkonjugacije ima neke tačke sličnosti sa efektom rezonancije. U hiperkonjugaciji ne postoji veza između ugljika a i atoma vodika koji odaje elektrone, pa se ovaj fenomen naziva i „rezonanca bez veze“.

Pošto hiperkonjugacija zavisi od atoma vodika vezanih za ugljik, veća je vjerovatnoća da će CH₃– grupa sudjelovati u ovoj vrsti efekta nego CH grupa3_CH2._{Štaviše, potonji ima veću mogućnost hiperkonjugacije nego grupa (CH}3₎2_{CH-. Ako se grupa (CH}3₎3_{C- pridruži konjugiranom sistemu, neće biti hiperkonjugacije.}

Sa stanovišta molekularnih orbitala, možemo reći da se elektroni veze C-H, koja je sigma veza, delokaliziraju i postaju dio konjugovanog sistema formiranog od pi orbitala dvostruke veze, kao može se vidjeti na slici ispod.

Koncept hiperkonjugacije objašnjava neke posebne karakteristike organskih molekula:

• Ugljik-ugljik jednostruka veza uz dvostruku vezu je kraća. Na primjer, u metilacetilenu, C-C jednostruka veza iznosi 1,46 angstroma, što je znatno manje od uobičajene dužine C-C veze od 1,54 angstroma.
• Povećanje dipolnog momenta. Značajno povećanje dipolnog momenta trihloretana, u poređenju sa hloroformom, je zbog efekata hiperkonjugacije.
• Stabilnost metiliranih alkena. Što je veći broj metil grupa vezanih za dvostruku vezu alkena, to je veća njegova stabilnost. To je zato što je više atoma vodika uključeno u efekat hiperkonjugacije.

Dakle, stabilnost 2,3-dimetil-2-butena je veća od stabilnosti 2-metil-2-butena, kao što je prikazano na slici ispod:

Fenomen hiperkonjugacije također može objasniti relativnu stabilnost karbokationa i slobodnih radikala.