正碳離子
正碳離子
Carboniumion 帶有正電荷的含碳離子。一類重要的活性中間體。可用
R3C+表示(R為烷基)。正碳離子可以認為是通過共價C-C單鍵(見共價鍵)中一對電子的異裂反應而產生:
R3C:X→R3C++X-式中X為鹵素。所形成的正碳離子R3C+，帶有一個正電荷，配位數為3，一般是平面結構(sp2雜化)，另一空的p軌道垂直於該平面。取代基R的電子效應和立體效應，以及烷基的超共軛效應都能對正碳離子起穩定作用。正碳離子通常表現十分活潑，可發生以下多種反應。[2]
①單分子親核取代反應(SN1)。叔溴化物在極性溶劑(醇-水)中容易與水發生取代反應而生成叔醇。這類反應分兩步進行，第一步是叔溴化物的C-Br鍵在極性溶劑中發生異裂，生成正碳離子中間體(CH3)3C+:第二步是正碳離子與H2O結合，然後失去H+而生成叔丁醇，總的取代反應速率只與溴代叔丁烷濃度的一次方成正比，故稱為單分子取代反應。
②單分子消除反應(E1)。正碳離子在一定條件下，例如在鹼的存在下可經歷β位上氫的消除(見消除反應)而生成烯烴。例如，氯代叔丁烷在鹼(NaOH)的醇溶液中經單分子消除反應生成異丁烯。第一步是C-Cl鍵斷裂，形成(CH3)3C+，第二步是由於鹼的存在，正碳離子的β位質子與鹼反應而被脫掉。消除反應也是單分子反應。正碳離子可與OH結合導致取代反應;或者β-H與OH結合而導致消除反應。取代和消除產物的比例主要取決於親核試劑(如鹼)的強度和正碳離子的立體效應。
③烯烴的親電加成。鹵化氫或鹵素等與烯烴發生加成反應時，中間經過正碳離子階段。例如，溴化氫與異丁烯在極性溶劑中反應時，溴化氫中親電的H+先進攻雙鍵中電子密度較高的一端(1位)，然後其Br-再與正碳離子結合:
有些正碳離子可發生分子內重排反應。