有機化學/反應入門/碳正離子
碳正離子是有機分子中帶有正電荷的碳原子。因此它們是碳正離子。碳正離子在它們的價層電子殼層中只有六個電子,這使得它們成為電子缺乏的物質。因此,它們是不穩定的親電試劑,會與親核試劑迅速反應形成新的鍵。由於它們與雜原子的反應性,碳正離子在許多常見的有機反應中是非常有用的中間體。
碳正離子的軌道通常是sp2雜化的,因此三個完整的軌道在碳原子核周圍以三角平面幾何排列。剩餘的p軌道是空的,並且會很容易地接受來自另一個原子的電子對。由於這種幾何排列的對稱性,親核攻擊在由完整軌道形成的平面以上或以下同樣有利。結果給出外消旋混合物,但外消旋程度取決於溶劑的性質。極性質子溶劑有利於碳正離子的形成,而極性非質子溶劑需要更長的時間才能給出碳正離子,而非極性溶劑不會給出碳正離子。
Just after formation of carbocation it exist in intimate ion pair , after some time it converts into solvent separated ion pair then it give free form of carbocation . formation of free form depend upon solvent, if it is very good polar protic solvent ( that helps to separate carbocation and it's negative counter part ) then in a very small time , it will give free carbocation .
碳正離子通常不穩定,並且難以形成。它們通常不能從反應中分離出來,因為它們會立即反應以填補它們的空p軌道。由於它們是電子缺乏的,將供電子基團(如烷基)連線到碳正離子將有助於穩定碳正離子。總的來說
烷基碳正離子的穩定性CH3+ < RCH2+ < R2CH+ < R3C+ |
顯然,叔碳正離子是最穩定的,因為它被三個共享其正電荷的碳原子包圍。伯和特別是甲基碳正離子很少在有機反應中出現,除非在特殊的條件下,比如苄基或烯丙基陽離子。
碳正離子也可以透過鄰近的孤對電子或π電子透過共振來穩定。總的來說,這種穩定作用大於一級取代,所以一個透過共振穩定的二級碳正離子將比一個沒有共振穩定作用的叔碳正離子更穩定,而一個透過共振穩定的伯碳正離子將比一個沒有共振穩定作用的二級碳正離子更穩定。
==碳正離子的形成==碳正離子中間體在三種主要型別的反應中形成:π鍵的加成、單分子消除和單分子親核取代。在橋頭碳上,正碳是罕見的。3-環丙基碳正離子是最穩定的碳正離子。
一般來說,碳正離子會經歷三種基本的反應型別
碳正離子甚至會與弱親核試劑(如水)反應形成新的鍵。
與碳正離子相鄰的碳通常會失去一個質子,從碳正離子形成雙鍵(在某些情況下形成三鍵)。這種反應只需要一個弱鹼(例如氯離子)來除去質子。
在離子穩定之前,二級碳正離子可能會重排形成叔碳正離子。由於陽離子構成電子缺乏,空的軌道不會移動;相反,連線到附近碳上的氫原子被移動以穩定二級碳正離子,氫原子會建立一個新的叔碳正離子,它更穩定,並且會發生取代反應以產生最終產物。參見w:碳正離子重排.