Третичный атом углерода — это атом углерода, связанный с тремя другими атомами углерода. [1] По этой причине третичные атомы углерода встречаются только в углеводородах, содержащих не менее четырех атомов углерода. Их называют насыщенными углеводородами , поскольку они содержат только одинарные связи углерод-углерод. [2] Третичные атомы углерода имеют гибридизацию sp3. Третичные атомы углерода могут встречаться, например, в разветвленных алканах , но не в линейных алканах . [3]
R — это функциональная группа, присоединенная к третичному углероду. Если бы функциональной группой была группа ОН, это соединение обычно называлось бы трет -бутанолом или t- бутанолом. Когда функциональная группа присоединена к третичному углероду, в общепринятом названии соединения используется префикс - трет (- t ). [4] Пример этого показан на рисунке.
Третичные атомы углерода образуют наиболее стабильные карбокатионы из-за комбинации факторов. Три алкильные группы на третичном атоме углерода способствуют сильному индуктивному эффекту . Это происходит потому, что каждая алкильная группа будет делиться своей электронной плотностью с центральным карбокатионом, чтобы стабилизировать его. Кроме того, окружающие sp3-гибридизированные атомы углерода могут стабилизировать карбокатион посредством гиперконъюгации . [5] Это происходит, когда соседние sp3-орбитали имеют слабое перекрытие с вакантной p-орбиталью; поскольку есть 3 окружающих атома углерода с sp3- гибридизацией , есть больше возможностей для перекрытия, что способствует повышению стабильности карбокатиона.
Третичный карбокатион максимизирует скорость реакции для реакции SN1 , производя стабильный карбокатион. Это происходит, потому что определяющим скорость этапом реакции SN1 является образование карбокатиона. Таким образом, скорость реакции зависит от стабильности карбокатиона, поскольку это означает, что переходное состояние имеет более низкий уровень энергии, что делает энергию активации ниже. [6] Третичные атомы углерода также предпочтительны в E1 по тем же причинам, что и промежуточный карбокатион. Реакции E1 и E2 следуют правилу Зайцева, которое гласит, что наиболее замещенный продукт в реакциях элиминирования будет основным продуктом, поскольку он будет предпочтительным из-за своей стабильности. Это приводит к тому, что третичные атомы углерода предпочтительны из-за их стабильности в реакциях элиминирования. [7] В целом, реакции SN2 не происходят с третичными атомами углерода из-за стерических препятствий, создаваемых замещенными группами. Однако недавние исследования показали, что из этого правила есть исключения; впервые бимолекулярное нуклеофильное замещение, также известное как реакция SN2 , может произойти с третичным углеродом. [8]
{{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )