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碳负离子

2020-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
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理论碳阴离子为亲核试剂,其反应性与稳定度受许多因素影响。包含:诱导效应。电荷会受邻近的负电原子影响而稳定带电原子的杂化。带电原子杂化后,S轨道的比例越大,碳阴离子就越稳定共振现象。共振可以稳定碳负离子,这也是为何芬香族的碳负离子会很稳定碳阴离子在有机化学中担任反应中间物(活性中间体(英语:Reactive_intermediate))的角色,比如E1cB反应与有机金属化学中的格林尼亚反应。1984年,Olmstead介绍三芬甲基碳阴离子的锂冠醚盐,由三苯甲烷与正丁基锂、12-冠-4反应产生。在低温下将三苯甲烷与融于THF的正丁基锂反应,再加入12-冠-4产生红色溶液与在-20℃下沉淀的盐类复合物。中间的C-C键长145pm,苯基间的键角31.2°。与四甲基铵相比,螺旋桨型就不太明显。探测溶液中碳负离子的其中一种方法是质子NMR。在DMSO中的环戊二烯的图谱在5.50ppm有一个环戊二烯阴离...

理论

碳阴离子为亲核试剂,其反应性与稳定度受许多因素影响。包含:

诱导效应。电荷会受邻近的负电原子影响而稳定

带电原子的杂化。带电原子杂化后,S轨道的比例越大,碳阴离子就越稳定

共振现象。共振可以稳定碳负离子,这也是为何芬香族的碳负离子会很稳定

碳阴离子在有机化学中担任反应中间物(活性中间体(英语:Reactive_intermediate))的角色,比如E1cB反应与有机金属化学中的格林尼亚反应。1984年,Olmstead介绍三芬甲基碳阴离子的锂冠醚盐,由三苯甲烷与正丁基锂、12-冠-4反应产生。

碳负离子

在低温下将三苯甲烷与融于THF的正丁基锂反应,再加入12-冠-4产生红色溶液与在-20℃下沉淀的盐类复合物。中间的C-C键长145pm,苯基间的键角31.2°。与四甲基铵相比,螺旋桨型就不太明显。探测溶液中碳负离子的其中一种方法是质子NMR。在DMSO中的环戊二烯的图谱在5.50ppm有一个环戊二烯阴离子的峰值。

碳酸

带有C-H的分子能经由丢出质子形成碳负离子。故有C-H键的烃类可以视作一种酸类,并有对应的pKa值。甲烷因pKa大到近56,相对于pKa 4.76的醋酸,通常甲烷就不视作酸类。相同的条件在判断碳负离子的稳定度时,也能判断出碳酸pKa的相对顺序。借由跟传统酸类比较pKa值,可以判断出特定化合物是否能溶于水中。下表为一些化合物的酸度,从甲烷开始,越往下酸度愈大。

历史

1907年,碳阴离子在Clarke和Lapworth发表关于安息酸缩合反应机制的文章中首次出现。1904年,Schlenk从四甲基氯化铵与三苯甲基钠反应制备Ph3CNMe4以获得五价氮。十年后,他证明出三苯甲基自由基如何借由碱金属来减少碳离子。Wallis和Adams在1933年使用碳阴离子这个词来表示带有负电荷的碳离子。

连结

碳正离子

参考资料

Harder, Sjoerd (2002). "Schlenk"s Early “Free” Carbanions". Chemistry - A European Journal 8 (14): 3229–3232.

Organic Chemistry - Robert Thornton Morrison, Robert Neilson Boyd

The isolation and x-ray structures of lithium crown ether salts of the free phenyl carbanions [CHPh2]- and [CPh3]- Marilyn M. Olmstead, Philip P. Power; J. Am. Chem. Soc.; 1985; 107(7); 2174-2175.

A Simple and Convenient Method for Generation and NMR Observation of Stable Carbanions. Hamid S. Kasmai Journal of Chemical Education • Vol. 76 No. 6 June 1999

Equilibrium acidities in dimethyl sulfoxide solution Frederick G. Bordwell Acc. Chem. Res.; 1988; 21(12) pp 456 - 463

The Configurational Stability of cis- and trans-2-Methylcyclopropyllithium and Some Observations on the Stereochemistry of their Reactions with Bromine and Carbon Dioxide Douglas E. Applequist and Alan H. Peterson J. Am. Chem. Soc.; 1961; 83(4) pp 862 - 865

Cyclopropanes. XV. The Optical Stability of 1-Methyl-2,2-diphenylcyclopropyllithium H. M. Walborsky, F. J. Impastato, and A. E. Young J. Am. Chem. Soc.; 1964; 86(16) pp 3283 - 3288;

Enantioselectivity determined by NMR spectroscopy after derivatization with Mosher"s acid

Preparation of Chiral -Oxy-[2H1]methyllithiums of 99% ee and Determination of Their Configurational Stability Dagmar Kapeller, Roland Barth, Kurt Mereiter, and Friedrich Hammerschmidt J. Am. Chem. Soc.; 2007; 129(4) pp 914 - 923; (Article)


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