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词条 正碳离子
释义 正碳离子

carbonium ion

带有正电荷的含碳离子。一类重要的活性中间体。可用

R3C+表示(R为烷基)。正碳离子可以认为是通过共价C-C单键(见共价键)中一对电子的异裂反应而产生:

R3C:X→R3C++X-式中X为卤素。所形成的正碳离子R3C+ ,带有一个正电荷,配位数为3,一般是平面结构(sp2杂化),另一空的p轨道垂直于该平面。取代基R的电子效应和立体效应,以及烷基的超共轭效应都能对正碳离子起稳定作用。正碳离子通常表现十分活泼,可发生以下多种反应。

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①单分子亲核取代反应(SN1)。叔溴化物在极性溶剂(醇-水)中容易与水发生取代反应而生成叔醇 。这类反应分两步进行,第一步是叔溴化物的C-Br键在极性溶剂中发生异裂,生成正碳离子中间体(CH3)3C+:第二步是正碳离子与H2O结合,然后失去H+而生成叔丁醇,总的取代反应速率只与溴代叔丁烷浓度的一次方成正比,故称为单分子取代反应。

②单分子消除反应(E1)。正碳离子在一定条件下,例如在碱的存在下可经历β位上氢的消除(见消除反应)而生成烯烃。例如,氯代叔丁烷在碱(NaOH)的醇溶液中经单分子消除反应生成异丁烯。第一步是C-Cl键断裂,形成(CH3)3C+,第二步是由于碱的存在,正碳离子的β位质子与碱反应而被脱掉。消除反应也是单分子反应。正碳离子可与OH结合导致取代反应;或者β-H与OH结合而导致消除反应。取代和消除产物的比例主要取决于亲核试剂(如碱)的强度和正碳离子的立体效应。

③烯烃的亲电加成。卤化氢或卤素等与烯烃发生加成反应时,中间经过正碳离子阶段。例如,溴化氢与异丁烯在极性溶剂中反应时,溴化氢中亲电的H+先进攻双键中电子密度较高的一端(1位),然后其Br-再与正碳离子结合:

有些正碳离子可发生分子内重排反应。

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更新时间:2024/11/13 18:18:16