Deficiencia de electrones - Electron deficiency
La deficiencia de electrones es un término que describe átomos o moléculas que tienen menos electrones que el número requerido para una estabilidad máxima. Para cada átomo de una molécula, los átomos del grupo principal que tienen menos de 8 electrones o los átomos de metales de transición que tienen menos de 18 electrones se describen como deficientes en electrones. Para una molécula completa, las moléculas que tienen un conjunto incompleto de orbitales moleculares enlazantes se consideran deficientes en electrones. Por lo tanto, CH 3 y BH 3 son deficientes en electrones, mientras que el metano (CH 4 ) y el diborano (B 2 H 6 ) no lo son. No es sorprendente que las moléculas deficientes en electrones sean típicamente fuertemente atrayentes de electrones (electrofílicas). Como la forma más extrema de deficiencia de electrones, se puede considerar el enlace metálico .
Boranos y carboranos
Tradicionalmente, la "deficiencia de electrones" se utiliza como descriptor general para los hidruros de boro y otras moléculas que no tienen suficientes electrones de valencia para formar enlaces localizados (2 centros y 2 electrones) que unen todos los átomos. Por ejemplo, el diborano (B 2 H 6 ) requeriría un mínimo de 7 enlaces localizados con 14 electrones para unir los 8 átomos, pero solo hay 12 electrones de valencia.
Sin embargo, a partir de la década de 1940 se demostró que muchas de estas moléculas tienen enlaces multicéntricos o deslocalizados. La estructura electrónica real del diborano tiene 2 enlaces BHB ( 3 centros y 2 electrones ), así como 4 enlaces BH (2 centros y 2 electrones). Por lo tanto, hay un total de 6 orbitales de enlace, que están ocupados con precisión por los 12 electrones de valencia, de modo que la molécula es en realidad precisa de electrones en lugar de deficiente en electrones.
Otro ejemplo es el dianión icosaédrico B 12 H 12 2- extremadamente estable , cuyos 26 electrones de valencia de racimo llenan exactamente los 13 orbitales moleculares de enlace y no es en ningún sentido deficiente en electrones ; de hecho, es termodinámicamente mucho más estable que el benceno. Lo mismo ocurre con sus análogos de carborano C 2 B 10 H 12 isoelectrónicos . De manera más general, casi todos los carboranos , boranos y otros grupos de poliboros conocidos y caracterizados tienen una precisión electrónica similar. Algunas moléculas que no tienen una deficiencia general de electrones pueden, no obstante, funcionar como aceptores de electrones en ubicaciones específicas del grupo, p. Ej., 1,2-C 2 B 10 H 12 ( o -carborano), cuyos enlaces CH son ligeramente ácidos debido a la carga positiva en los vértices del carbono, lo que aumenta la polaridad de estos enlaces. Por el contrario, los grupos BH en esta molécula tienen una densidad de electrones relativamente alta y no muestran ningún comportamiento electrófilo.
Grupos de extracción de electrones
El término deficiente en electrones se ha utilizado tradicionalmente en química orgánica para indicar un sistema pi , como un alqueno o areno, que tiene grupos captadores de electrones unidos, como los que se encuentran en el nitrobenceno o el acrilonitrilo . En lugar de mostrar el carácter nucleado común con los enlaces C = C simples, los sistemas pi deficientes en electrones pueden ser electrófilos y susceptibles al ataque nucleófilo, como se ve en la adición de Michael o en la sustitución aromática nucleófila .