π orbitale molekularne kationu i anionu allilowego

Przypomnijmy, że 1,3-butadien jest układem sprzężonym z czterema węglami. Dla porównania, kation allilowy i anion są układami sprzężonymi z trzema atomami.

Liniowa kombinacja trzech niezhybrydyzowanych atomowych orbitali p w układach allilowych daje trzy π orbitale molekularne.

Orbital molekularny o najniższej energii, ψ₁, powstaje w wyniku nakładania się w fazie wszystkich orbitali p i jest całkowicie wiążący.

ψ₂ ma jeden węzeł przechodzący przez centralny węgiel. Ponieważ nie ma nakładania się na siebie sąsiednich atomów węgla, jest to orbital niewiążący i energetycznie podobny do orbitali atomowych.

ψ₃ jest całkowicie antywiążący z trzema orbitalami p poza fazą tworzącymi dwa węzły.

Dwa π elektrony kationu allilu wypełniają ψ₁, który staje się HOMO, co sprawia, że ψ₂ jest LUMO.

Dla porównania, anion allilowy ma cztery elektrony π rozmieszczone między ψ₁ a ψ₂, gdzie ψ₂ to HOMO, a ψ₃ to LUMO.

Co ciekawe, w obu układach ładunek jest skoncentrowany na końcowych węglach, co zgadza się z obrazem rezonansowym.