SOMO 能级与自由基稳定性来源
单占分子轨道与相邻基团的相互作用决定自由基的热力学与动力学稳定性
SOMO 能级与自由基稳定性来源
三组 SOMO 能级相互作用图:与吸电子基 π* 轨道作用使 SOMO 降低;与给电子基 n 轨道作用总能量降低;三苯甲基自由基因空间位阻呈螺旋桨状而动力学稳定。
SOMO 与相邻轨道的三种相互作用
① 吸电子基 π* 作用
E
SOMO (p)
π*
SOMO↓
π*↑
· 例:•CH₂CN、•CH₂CO₂R
· SOMO 能级下降
→ 亲核性自由基
(倾向进攻富电子烯烃)
热力学稳定
② 给电子基 n 作用
E
n (孤对)
SOMO (p)
SOMO↑
n↓
· 例:•CH₂OH、•CH₂NH₂
· 总能量下降(成键)
→ 亲电性自由基
热力学稳定
③ 空间位阻动力学稳定
C•
螺旋桨扭曲
· 三苯甲基自由基
· 苯环互相扭曲 ~30°
· 共轭减弱,位阻屏蔽
→ 动力学稳定
(二聚极慢)
图注:红色 = SOMO(单占);紫色 = π*(空);绿色 = n(满);金箭头 = 轨道相互作用方向
前线轨道匹配
— 亲核自由基(低 SOMO)进攻缺电子烯烃的 LUMO;亲电自由基(高 SOMO)进攻富电子烯烃的 HOMO。
ESR 证据
— 环庚三烯基自由基的超精细裂分显示 7 个质子等价,证明单电子完全离域。
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