Me encontré con una pregunta que pide calcular el orden de estabilidad para las siguientes especies-
b.
c. $\ce{R2C=CH-}$
¿Puede el par solitario del carbanión fenilo participar en la resonancia? Si es así, ¿cómo? Además, ¿cómo es más estable que el carbanión vinílico?
¿Puede el par solitario del carbanión del benceno participar en la resonancia?
Como ha señalado Jori, el par solitario del carbanión es ortogonal al sistema pi del anillo aromático. Por lo tanto, no puede participar en la resonancia. Aquí hay un dibujo que ilustra este punto.
¿cómo es más estable que el carbanión vinílico?
El enfoque de pKa discutido en la respuesta de @Jori se vuelve problemático cuando tratamos de ver una pequeña diferencia entre dos grandes pKas. Un pKa de 43 significa que existe una molécula ionizada en cada $10^{43}$ moléculas. Ciertamente, es difícil de medir experimentalmente, por lo que estas estimaciones conllevan un error importante. De hecho, utilizando los datos de La tabla de pKa de Evan encontramos un pKa de 43 para el benceno $\ce{C-H}$ y un pKa de 50 para un protón etilénico, lo que sugiere que el carbanión fenilo podría ser más estable que el carbanión vinilo.
Una forma alternativa para examinar esta cuestión consiste en comparar las hibridaciones del fenilo y del etileno $\ce{C-H}$ enlaces. Dado que los enlaces con más carácter s estabilizan mejor los electrones que los enlaces con menos carácter s (porque el orbital s es de menor energía que el orbital p), cualquier enlace que tenga más carácter s debería producir un carbanión más estable.
El $\ce{C-H}$ en el benceno es exactamente $\ce{sp^2}$ hibridado como requiere la simetría de la molécula de benceno. Experimentalmente, sabemos que el $\ce{H-C-H}$ en el etileno es de 117°. Utilizando este hecho junto con el teorema de Coulson ( referencia1 , referencia2 , referencia3 ) podemos determinar que el $\ce{C-H}$ en el etileno es $\ce{sp}^{2.2}$ hibridado.
El $\ce{sp^2}$ orbital hibridado en el benceno tiene más carácter s que el $\ce{sp}^{2.2}$ orbital hibridado en el etileno. Esto nos lleva a sospechar que el carbanión fenilo es más estable que el carbanión vinilo .
Por supuesto, una vez que eliminamos estos protones, esperamos que los carbaniones resultantes sufran una nueva rehibridación para estabilizar aún más sus electrones del par solitario (carbanión). Parece una primera aproximación razonable que ambos se rehibriden en cantidades similares y que el carbanión fenilo "relajado" siga siendo más estable que el carbanión vinilo "relajado". Pero en cualquier caso, el estado de transición que lleva al carbanión de fenilo será más estable que el estado de transición que lleva al carbanión de vinilo debido a las razones de hibridación \ s-características presentadas anteriormente.
Editar: Comentario del OP sobre la hibridación
Las moléculas no son sólo $\ce{sp, sp^{2}}$ o $\ce{sp^3}$ hibridado. Mientras que el $\ce{C-H}$ los enlaces en el metano son exactamente $\ce{sp^3}$ hibridado (como requiere la simetría), el $\ce{C-H}$ bonos en $\ce{CH3F}$ no son ( ver aquí para una discusión ). Los bonos pueden tener cualquier índice de hibridación (el superíndice a la derecha de "p") entre cero e infinito. Los índices de hibridación no se limitan a valores enteros La naturaleza puede mezclar los orbitales s y p en la proporción que sea necesaria para crear los enlaces y moléculas más estables.
¿Podemos decir que el vinílico es más inestable debido al efecto de liberación de electrones de los grupos R?
El par solitario del benceno está en el plano del anillo y, por lo tanto, es ortogonal al conjugado $\pi$ -sistema para que no pueda interactuar con él. Es $\ce{sp^2}$ hibridado al igual que el carbanión vinílico, que tampoco puede resonar. Además, ambos compuestos carecen de un grupo que retire electrones, por lo que tampoco hay efecto inductivo. Observando los valores de pKa para ambos compuestos, que suele dar una buena indicación sobre la estabilidad del anión, vemos que, efectivamente, apenas hay diferencia entre ellos (pKa del benceno ~43 vs pKa del propeno ~44 vs pKa del etileno ~44).
En su pregunta sólo nos muestra la opción (b) y (c). Estaría bien que mostraras toda la pregunta incluyendo todas las posibilidades (también lo más posible en texto por favor, ¡para que los buscadores puedan encontrarlo!)
Jori, hay básicamente dos tipos diferentes de protones en el propeno; los unidos a un $\ce{sp^2}$ de carbono y las que están unidas a un $\ce{sp^3}$ de carbono. ¿Qué tipo de protón en el propeno es el responsable del pKa que has indicado?
@ron supuse que sería para el $\ce{sp^2}$ ya que sospechaba que el $\ce{sp^2}$ la hibridación era más importante que la conjugación alílica. La comparación con el pKa del 3,3-dimetil-1-buteno daría una respuesta más definitiva con seguridad, pero no la encuentro en ningún sitio. Sin embargo, la comparación con el pKa del etileno, que también es ~44, da una buena pista en esta dirección. Simplemente he incluido esa tabla porque en ella aparecen los dos tipos de compuestos en el mismo lugar.
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No participa en la resonancia.
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Entonces, ¿cómo es que es más estable que el carbanión vinílico primario?
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De nuevo... ¿estable hacia qué exactamente? Me parece que estas preguntas (supongo que de examen) son bastante extrañas al preguntar por la estabilidad de los compuestos sin un contexto adecuado.
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@Jori, desgraciadamente estas preguntas son muy frecuentes, al menos aquí. Hmm, yo las planteo así: El compuesto que es más estable produce menos calor al descomponerse.
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@MARamezani ¿A qué te refieres exactamente?
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Además, ¿por qué cerrar esta pregunta? No es una tarea. Creo que el OP podría haber intentado añadir algo más de su propio pensamiento, pero lo considero dentro del tema. Si no queremos ahuyentar a demasiados recién llegados, creo que no deberíamos tener una política demasiado dura.