La deficiencia de electrones es un término que describe átomos o moléculas que tienen menos electrones que el número requerido para una máxima estabilidad. Para cada átomo en 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 de enlace se consideran deficientes en electrones. Así, CH 3 y BH 3 son deficientes en electrones, mientras que el metano (CH 4 ) y el diborano (B 2 H 6) no son. No es sorprendente que las moléculas deficientes en electrones atraigan fuertemente los electrones (electrofílicas). [1] Como la forma más extrema de deficiencia de electrones se puede considerar el enlace metálico .
Tradicionalmente, "deficiencia de electrones" se usa como una descripción general de los hidruros de boro y otras moléculas que no tienen suficientes electrones de valencia para formar enlaces localizados (2 centros, 2 electrones) que unen todos los átomos. [2] 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. [3]
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, 2 electrones ), así como 4 enlaces BH (2 centros, 2 electrones). Por lo tanto, hay un total de 6 orbitales de enlace, que están ocupados precisamente por los 12 electrones de valencia, de modo que la molécula es realmente precisa de electrones en lugar de deficiente en electrones. [4]
Otro ejemplo es el extremadamente estable icosaédrico B 12 H 12 2- dianión, cuyos 26 electrones de valencia de racimo llenan exactamente los 13 orbitales moleculares enlazantes y en ningún sentido carece de electrones ; de hecho, termodinámicamente es mucho más estable que el benceno. Lo mismo ocurre con sus análogos isoelectrónicos de carborano C 2 B 10 H 12 . De manera más general, casi todos los carboranos , boranos y otros grupos de poliboro conocidos y caracterizados tienen una precisión de electrones similar. Algunas moléculas que no tienen una deficiencia total de electrones pueden, no obstante, funcionar como aceptores de electrones enubicaciones específicas en el grupo, por ejemplo, 1,2-C 2 B 10 H 12 ( o -carborano), cuyos enlaces CH son ligeramente ácidos debido a la carga positiva local en los vértices de carbono, lo que aumenta la polaridad de estos enlaces. Por el contrario, los grupos BH de esta molécula tienen una densidad electrónica relativamente alta y no presentan un comportamiento electrofílico.
El término deficiente en electrones se ha utilizado tradicionalmente en química orgánica para indicar un sistema pi , como un alqueno o un areno , que tiene unidos grupos atractores de electrones, 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 electrofílicos y susceptibles al ataque nucleofílico, como se ve en la adición de Michael o en la sustitución aromática nucleofílica .