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“劫富济贫”,从电子云密度的角度简单聊一聊活性中间体的稳定性控制。

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晚上有和读者讲到一些常见的中间体稳定性,这在实验设计以及实验过程中都是很有用的, 所以这篇文章就大概 从电子云密度的角度简单梳理一下影响其稳定性的底层逻辑。暂定1.0版本,如有补充后续还会总结。

“劫富”

劫富截的是反应位点相关的电子云密度。通过这种方式来达到稳定的中间体常见于碳负离子,烯醇负离子,碳自由基,碳卡宾,乃春、羧酸根负离子等。

以碳负离子为例, 一般能减少去质子的碳上电荷的因素都会使得碳负离子稳定。这种因素包括:

①吸电子诱导效应

②(大)共轭效应

③杂化状态 碳负离子的杂化轨道中,s 轨道呈球形,电子云更靠近原子核,能量较低,电子被核束缚更紧密。p 轨道呈哑铃形,电子云离核较远,能量较高,电子更容易离域。所以s 成分越高,外显出的形式电荷越少,反应性变弱,也越稳定。

总体来看;

芳香性碳负离子共轭稳定的碳负离子sp 杂化碳负离子sp² 杂化碳负离子sp³ 杂化碳负离子

“济贫

济贫是通过给电子基团增加反应位点的电子云密度。亚胺,酰氯,碳正离子都是需要靠“接济”达到稳定的代表。

以碳正离子为例,能使其稳定的因素主要给电子共轭效应,细分来:

①含杂原子的碳正离子比较稳定;

当N、O、S等杂原子以单键与碳正离子相连时,杂原子上的孤对电子与中心碳之间给电子p,p-共轭效应,远大于杂原子会有吸电子诱导效应;会明显提高其稳定性。其中N具有最强的稳定作用,O次之,F因具有更强的吸电子诱导作用,稳定性较差。

②苄基型或烯丙型较稳定;

此类取代基带有π电子体系,可以通过p-π共轭效应来离域正电荷,稳定碳正离子,其稳定性随着共轭体系的增大而增大。

要注意的是共轭效应既可以给电子,也可以吸电子,它是共轭体系内电子云密度的近似平均。电负性原子参与的共轭,共轭体现吸电子,电正性原子参与的共轭,共轭体现给电子。

③其它碳正离子一般是:3°>2°>1°;但要做吸与给的衡量。

总体来看:


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