What is Hyperconjugation ?Hyperconj

What is Hyperconjugation ?
Hyperconjugation is the stabilising interaction that results from the interaction of the electrons in a σ-bond (usually C-H or C-C) with an adjacent empty or partially filled p-orbital or a π-orbital to give an extended molecular orbital that increases the stability of the system.

Based on the valence bond model of bonding, hyperconjugation can be described as "double bond - no bond resonance" but it is not what we would "normally" call resonance, though the similarity is perhaps useful and is shown below.

QUESTION : What is the key difference between hyperconjugation and resonance ? ANSWER

Hyperconjugation is a factor in explaining why increasing the number of alkyl substituents on a carbocation or radical centre leads to an increase in stability.


Let's consider how a methyl group is involved in hyperconjugation with a carbocation centre. interaction of a methyl group
First we need to draw it to show the C-H σ-bonds.
Note that the empty p orbital associated with the positive charge at the carbocation centre is in the same plane (i.e. coplanar) with one of the C-H σ-bonds (shown in blue.) look at the sigma bonds
This geometry means the electrons in the σ-bond can be stabilised by an interaction with the empty p-orbital of the carbocation centre.
(this diagram shows the similarity with resonance and the structure on the right has the "double bond - no bond" character)

electrons in the sigma bond interact with the empty p orbital
The stabilisation arises because the orbital interaction leads to the electrons being in a lower energy orbital

orbital interaction diagram

Of course, the C-C σ-bond is free to rotate, and as it does so, each of the C-H σ-bonds in turn undergoes the stabilising interaction.
The ethyl cation has 3 C-H σ-bonds that can be involved in hyperconjugation.
The more hyperconjuagtion there is, the greater the stabilisation of the system.
For example, the t-butyl cation has 9 C-H σ-bonds that can be involved in hyperconjugation.
Hence (CH3)3C+ is more stable than CH3CH2+
The effect is not limited to C-H σ-bonds, appropriate C-C σ-bonds can also be involved in hyperconjugation.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Hyperconjugation คืออะไรHyperconjugation เป็นการโต้ตอบ stabilising ที่เป็นผลจากปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนในσ-พันธบัตร (โดยปกติ C-H หรือ C-C) อยู่ติดกันว่าง หรือเต็มบางส่วน p-ออร์บิทัลหรือเป็นπ-ออร์บิทัลให้มีขยายโมเลกุลออร์บิทอลที่เพิ่มความมั่นคงของระบบตามแบบจำลองพันธะเวเลนซ์ของยึด hyperconjugation สามารถอธิบายเป็น "พันธะคู่ - การสั่นพ้องพันธบัตรไม่" แต่ก็ไม่ว่าเราจะ "ปกติ" เรียกสั่นพ้อง แม้ว่าความคล้ายกันอาจจะเป็นประโยชน์ และแสดงอยู่ด้านล่างคำถาม: ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง hyperconjugation และการสั่นพ้องคืออะไร คำตอบHyperconjugation เป็นปัจจัยในการอธิบายเหตุเพิ่มจำนวน alkyl substituents carbocation หรือศูนย์กลางรุนแรงนำไปสู่การเพิ่มในความมั่นคง ลองพิจารณาวิธีการเกี่ยวข้องกับกลุ่ม methyl ใน hyperconjugation กับศูนย์ carbocation โต้ตอบของกลุ่ม methylครั้งแรก เราจำเป็นต้องวาดให้แสดง C-H σ-พันธบัตร โปรดสังเกตว่า ออร์บิทัล p ว่างที่เกี่ยวข้องกับค่าธรรมเนียมบวกศูนย์ carbocation จะเหมือนเครื่องบิน (เช่น coplanar) ของลักษณะ (แสดงในบลู) พันธบัตรσ C-H ที่พันธบัตรซิกรูปทรงเรขาคณิตนี้หมายความ ว่า สามารถ stabilised อิเล็กตรอนในพันธะσ โดยการโต้ตอบกับว่างเปล่า p-ออร์บิทัลของศูนย์ carbocation(ไดอะแกรมนี้แสดงคล้ายคลึงกับการสั่นพ้อง และโครงสร้างทางด้านขวามีอักขระ "พันธบัตร - หุ้นกู้ไม่มีสอง")อิเล็กตรอนในพันธะซิกมาโต้ตอบกับออร์บิทัล p ว่างStabilisation ที่เกิดขึ้นเนื่องจากการโต้ตอบที่โคจรนำไปอิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่ำกว่าที่ของวงโคจรไดอะแกรมการโต้ตอบของวงโคจรแน่นอน σ C-C-หุ้นกู้ไม่หมุน และเป็นดัง C-H σ-พันธบัตรแต่ละในทนี้โต้ stabilisingCation เอทิล 3 C-H σ-พันธบัตรที่จะเกี่ยวข้องใน hyperconjugation ได้Hyperconjuagtion อื่น ๆ ที่มี stabilisation ยิ่งของระบบตัวอย่าง cation t ด...มี 9 C-H σ-พันธบัตรที่จะเกี่ยวข้องใน hyperconjugationดังนั้น (CH3) 3 C + มีเสถียรภาพมากขึ้นกว่า CH3CH2 +ผลคือไม่จำกัด C-H σ-พันธบัตร C-C สมσ-พันธบัตรยังจะเกี่ยวข้องใน hyperconjugation

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

Hyperconjugation คืออะไร?
Hyperconjugation เป็นปฏิสัมพันธ์การรักษาเสถียรภาพที่เกิดจากการทำงานร่วมกันของอิเล็กตรอนในσพันธบัตร (ปกติ CH หรือ CC) ที่มีที่อยู่ติดกันว่างหรือเต็มไปบางส่วนพีโคจรหรือπวงที่จะให้ขยายโมเลกุลโคจรที่ . เพิ่มความมีเสถียรภาพของระบบที่อยู่บนพื้นฐานของรูปแบบพันธบัตรจุของพันธะที่hyperconjugation สามารถอธิบายเป็น "พันธะคู่ - เสียงสะท้อนพันธบัตรไม่" แต่มันไม่ได้เป็นสิ่งที่เราจะ "ปกติ" เสียงสะท้อนโทรแม้ว่าความคล้ายคลึงกันจะเป็นประโยชน์อาจจะเป็นและเป็น แสดงด้านล่าง. คำถาม: อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง hyperconjugation และเสียงสะท้อน? คำตอบHyperconjugation เป็นปัจจัยในการอธิบายว่าทำไมการเพิ่มจำนวนของอัลคิล substituents บน carbocation หรือศูนย์ที่รุนแรงจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความมั่นคง. ลองพิจารณาวิธีการที่กลุ่มเมธิลมีส่วนร่วมใน hyperconjugation มีศูนย์ carbocation การทำงานร่วมกันของกลุ่มเมธิลแรกที่เราต้องวาดมันจะแสดง CH σพันธบัตร. โปรดทราบว่าพีว่างโคจรที่เกี่ยวข้องกับประจุบวกที่ศูนย์ carbocation อยู่ในระนาบเดียวกัน (เช่น coplanar) กับหนึ่งใน บริษัท ชσ- พันธบัตร (แสดงในสีฟ้า.) ดูพันธบัตรซิกเรขาคณิตซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนในσพันธบัตรที่สามารถมีความเสถียรโดยการมีปฏิสัมพันธ์กับที่ว่างเปล่าพีโคจรของศูนย์carbocation. (แผนภาพนี้แสดงให้เห็นถึงความคล้ายคลึงกันกับเสียงสะท้อนและโครงสร้าง ด้านขวามี "พันธะคู่ - ไม่มีพันธะ" ตัวอักษร) อิเล็กตรอนในพันธบัตรซิกโต้ตอบกับพีว่างโคจรเสถียรภาพที่เกิดขึ้นเพราะการมีปฏิสัมพันธ์โคจรนำไปสู่การอิเล็กตรอนอยู่ในพลังงานที่ต่ำกว่าการโคจรแผนภาพปฏิสัมพันธ์โคจรแน่นอนCC σพันธบัตรมีอิสระที่จะหมุนและในขณะที่มันไม่ให้แต่ละ CH σพันธบัตรในทางกลับกันผ่านการปฏิสัมพันธ์เสถียรภาพ. ไอออนบวกเอทิลมี 3 CH σพันธบัตรที่สามารถมีส่วนร่วมใน hyperconjugation. ยิ่ง hyperconjuagtion มี, มากขึ้นการรักษาเสถียรภาพของระบบ. ยกตัวอย่างเช่นเสื้อบิวทิลไอออนมี 9 CH σพันธบัตรที่สามารถมีส่วนร่วมใน hyperconjugation. ดังนั้น (CH3) 3C + มีเสถียรภาพมากขึ้นกว่า CH3CH2 + ผลไม่ จำกัด CH σ-พันธบัตร ที่เหมาะสม CC σพันธบัตรนอกจากนี้ยังสามารถมีส่วนร่วมใน hyperconjugation