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碳负离子的影响因素

2022.5.18
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zhaoqisun

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杂化效应

杂化轨道电负性大小顺序是。电负性越大,其拉电子能力越强,所以碳负离子的稳定性有如下顺序:

根据反应式:,如果碳负离子稳定性越强,它的R-H酸性越强。通过比较相应酸的酸性大小,可以大致判断碳负离子的稳定性大小。一般地,具有能稳定负电荷的基团的碳负离子具有较高的稳定性。这些基团可以是苯基、电负性较强的杂原子(如O,N,基团如、-C(=O)-、等)或末端炔烃(也可看作电负性的缘故),例如,三苯甲烷、三氰基甲烷、硝基甲烷和1,3-二羰基化合物具有较强的酸性。除此之外,不同于缩酮,缩硫酮的α氢也具有较强的酸性。这可以用硫的3d轨道与C-S键σ*轨道的超共轭效应来解释。硫代硝基苯基甲烷的去质子化表明,硫的可极化性起主要作用。

芳香性

具有芳香性的物质在结构上具备:是闭合的共轭体系;参加共轭的原子在一个平面上;参与共轭的p电子数符合如4n+2规则。同样,具备上述三条件的环状共轭碳负离子也具有芳香性,很稳定。

共轭效应

当碳负离子与碳碳双键或苯环直接相连时,由于共轭作用可使负电荷得到分散。因此碳负离子上连接的双键(或苯环)越多,碳负离子越稳定。共轭效应不仅使碳负离子的稳定性增加,而且使碳负离子构型也发生变化:一般碳负离子的构型为角锥型,而有共轭效应的碳负离子可为平面构型。另外碳—氮、碳—氧、氮—氧重键对碳负离子也同样有稳定作用。由于氮、氧比碳原子有较大的电负性,能更好分散负电荷,所以更能使碳负离子稳定,其碳—质酸酸性更大。

溶剂效应

一般来说,极性的质子溶剂能够使正、负离子溶剂化,而极性非质子溶剂如二甲基亚砜不能够使负离子溶剂化,因此溶剂不同,碳负离子的活性和稳定性是不同的。

有机金属化合物,如Grignard试剂和有机锂试剂也可看作是碳负离子源。叶立德,如磷叶立德和硫叶立德等,都含有具有碳负离子结构的共振杂化体。

碳负离子可进行SN2反应。


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