Esto puede parecer una tontería, pero ¿no parece extraño que un compuesto que es estable (en este contexto, el carbocatión terciario) sea el más reactivo?
Es decir, no sería lo mínimo, dado que ya es estable y no querría dejar esa configuración estable. En la misma línea, el carbocatión de metilo parece el más reactivo por su alta inestabilidad, ¿no? ¿no querría reaccionar para formar un compuesto estable?
Esta es una excelente pregunta. Por favor, corrígeme si me equivoco, pero creo que esto es a lo que te agarras:
En primer lugar, es cierto que los carbocationes terciarios son generalmente más estables que los carbocationes primarios (y los carbocationes secundarios) debido a que tienen más grupos alquilos donadores inductivos. También se puede invocar el efecto hiperconjugador para explicar las estabilidades relativas de los carbocationes primarios, secundarios y terciarios.
Segundo, estados de transición que implican carbocationes terciarios frente a carbocationes primarios son más favorables precisamente porque los carbocationes terciarios son más estables que los primarios.
Tenga en cuenta que este no significa que los carbocationes terciarios son más reactivos. Generalmente no decimos que algo que existe en un estado de transición es reactivo/no reactivo. Una de las razones es que el complejo del estado de transición no se puede captar ni observar directamente. Otra razón es que es el transición estado ... por supuesto que va a ser reactivo - ¡por supuesto que va a cambiar muy rápidamente!
Sin embargo, podemos decir que los reactivos y los productos son reactivos o no reactivos. Así, si algo pasa por un estado de transición que implica un carbocatión terciario, puede ser más reactivo que algo que pasa por un estado de transición que implica un carbocatión primario.
Por supuesto, antes de etiquetar algo como reactivo o no reactivo, harías bien en señalar exactamente qué entiendes por reactividad. Por decirlo suavemente, hay infinidad de reacciones. Un alquino como el acetileno es reactivo con respecto a la combustión; los sopletes de acetileno son habituales. Sin embargo, el acetileno no va a ser reactivo con respecto a, por ejemplo, el ataque a la espalda (por una variedad de razones).
En última instancia, creo que el problema radica en la semántica más que en la química... ¡aún así, es una buena pregunta!
Una pregunta muy interesante. Esto también se me ocurrió una vez. Y así es como me convencí.
El término confuso aquí es la estabilidad. Los carbocationes terciarios son estables por efecto de la inducción y la hiperconjugación, por lo que tienen la tendencia a mantener la carga positiva en el átomo de carbono y a permanecer así durante mucho tiempo. Por eso lo llamamos estable: puede permanecer así más tiempo.
La teoría cinética ilustra que los reactivos presentes en el recipiente se mueven aleatoriamente en un recipiente sin ninguna pérdida de energía. Ahora imaginemos que hay un carbocation que no es tan estable (tomemos como ejemplo el carbocation n-butano) y ahora si un nucleófilo quisiera atacar el catión, ¿cómo podría atacarlo si no es capaz de sostenerse por sí mismo? El catión debe sostenerse por sí mismo para dejar que el nucleófilo se acerque a él y luego lo ataque. Los carbocationes terciarios tienen la estabilidad para aguantar así y permitir que el nucleófilo lo ataque. Como puede aguantar, por eso las reacciones en las que interviene favorecen $S_N1$ mecanismos, mientras que un carbocation no tan estable (como el n-butano) sigue $S_N2$ ya que no hay "tiempo suficiente" para hacer un carbocatión y proceder a la reacción. $S_N2$ es un proceso rápido en comparación con $S_N1$ , ya que 1 $^O$ tienen que reaccionar rápidamente para formar el producto. Esto también podría apoyarse en el hecho de que si queremos ordenar los carbocationes en el orden de reactividad por $S_N1$ y $S_N2$ mecanismos, suelen ser lo contrario.
En resumen, era lo suficientemente estable como para mantener su configuración y dejar que se produjera el ataque.
Debe distinguir entre estabilidad - el concepto termodinámico con los adjetivos estable y inestable - y reactividad - el concepto cinético con los adjetivos reactivo y inerte .
Además, hay que recordar que la estabilidad termodinámica es un concepto sin sentido a menos que se compare con otra cosa. Del mismo modo, la reactividad sólo tiene sentido si se compara. A diferencia del concepto de, por ejemplo, las energías orbitales, que tienen un punto cero definido, no existe un buen punto cero ni para la reactividad ni para la estabilidad.
¿Qué significa eso para los carbocationes terciarios?
Cualquier El carbocatión es un reactivo con respecto a los átomos de carbono neutros. Así, el catión propan-2-il es más reactivo que el propan-2-ol y el catión 2-metilpropan-2-il ( tert -butílico) es más reactivo que el 2-metilpropan-2-ol ( tert -butanol). Yo no quieren clasificar los carbocationes según la reactividad dentro de su grupo. A excepción de los cationes muy estables, como el catión tritilo, la mayoría de los carbocationes reaccionan con una velocidad limitada por la difusión, por lo que es difícil determinar los parámetros cinéticos.
En los carbocationes, un carbocation terciario es más estable que uno secundario, que a su vez es más estable que uno primario. Por lo tanto, el tert -catión de butilo es más estable que el propan-2-il, pero recuerde que ambos siguen siendo muy reactivos.
Sin embargo, no hay que olvidar nunca que, a excepción de los casos extremos (por ejemplo, el trityl), todo Los carbocationes también son menos estable que los correspondientes compuestos neutros. De hecho, la "estabilidad" de los carbocationes terciarios no es más que una medida muy, muy relativizada de la baja estabilidad de diferentes intermedios reactivos.
Existe un concepto erróneo relacionado con la estabilidad. El hecho real debería ser si la estabilidad se produce antes de alcanzar el estado de transición o en el estado de transición o después de alcanzar el estado de transición. Si la estabilidad se produce antes de alcanzar el estado de transición, es posible que la reacción no se produzca a altas velocidades. En los otros dos casos, la reacción puede verse facilitada por la estabilidad de los intermedios de las reacciones hacia la formación de productos. Imagine que está subiendo una colina. Si tienes más carga en el momento de empezar (debido a la estabilidad te tiran hacia abajo), puede que no llegues a la cima fácilmente. por otro lado, si se te da alguna carga adicional después de llegar a la cima, es más probable que llegues al otro lado rápidamente (debido a la estabilidad te tiran hacia abajo). Así que la estabilidad desfavorece la reactividad, si es antes de alcanzar el estado de transición y favorece la reactividad si es en el estado de transición o después.
Por supuesto, la energía de activación (velocidad/cinética) y la energía libre (estabilidad/termodinámica) son dos términos diferentes. Así que comparar la cinética con la termodinámica no es siempre sencillo.
Buena pregunta.... La carbonatación terciaria es más reactiva que la carbonatación secundaria, que a su vez es más reactiva que la carbocación primaria debido a la estabilidad... El carbocatión primario es reactivo e inestable por lo que se convierte de nuevo en una molécula reactiva neutra en lugar de convertirse en productos pero el carbocatión terciario es estable y hay más posibilidades de formar producto al reaccionar con un nucleófilo...
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