Molecole con legami delocalizzati: caratteristiche e esempi
Le molecole con legami delocalizzati possono essere suddivise in tre gruppi distinti. Si tratta di:
1) Quelle caratterizzate da coniugazione del tipo π-π
2) Quelle con coniugazione del tipo π-p
3) Quelle che presentano coniugazione π-σ
Coniugazione π-π
Un esempio di molecola con legami delocalizzati è il 1,3-butadiene. In questo tipo di composti a catena lineare, la risonanza gioca un ruolo di rilievo nel determinare la struttura elettronica dei vari sistemi allo stato fondamentale. Nonostante ciò, il legame C2-C3 nell’1-3 butadiene è essenzialmente un legame singolo derivato dalla sovrapposizione di due orbitali atomici sp3, a causa del maggior carattere s degli orbitali impegnati. Nell’1-3 butadiene, la delocalizzazione degli elettroni ritorna ad essere importante negli intermedi di reazione, come nell’addizione elettrofila di uno ione H+ al doppio legame. Il carbocatione risultante viene notevolmente stabilizzato da una coniugazione π-p.
Benzene
Il benzene rappresenta un esempio classico di composto interessato a una coniugazione π-π. La molecola, con sei atomi di carbonio ibridati sp2 uniti tra loro da legami σ, può essere rappresentata da due strutture limite in risonanza tra loro. La molecola reale non è rappresentata né dall’una né dall’altra, ma dalle due strutture insieme ed ha un contenuto energetico inferiore a entrambe le strutture prese singolarmente.
Coniugazione π-p
La coniugazione π-p può interessare anche un sistema costituito solo da atomi di carbonio, come nel caso di particelle estremamente reattive come sp2 carbocationi, carbanioni, o radicali, che da questo tipo di delocalizzazione risultano essere notevolmente stabilizzate.
Coniugazione π-σ
Questo tipo di coniugazione, detto iperconiugazione, coinvolge la sovrapposizione degli elettroni π con gli elettroni σ di un atomo adiacente. Un esempio di iperconiugazione può essere dato dal toluene. La posizione media dei nuclei non cambia, il protone non si stacca dal carbonio come avviene, per esempio, nelle reazioni di eliminazione.
In conclusione, le molecole con legami delocalizzati presentano un’interessante varietà di strutture e comportamenti che le rendono fondamentali in diversi contesti chimici.