Карбокатионы

Карбониевые ионы − это группа атомов, содержащих атом углерода только с шестью электронами, т.е. атом углерода, имеющий свободную орбиталь. Также как и свободные радикалы, карбониевые ионы являются очень реакционноспособными частицами.

Порядок устойчивости карбониевых ионов следующий: третичный > вторичный > первичный > СН₃⁺. Различие в устойчивости карбониевых ионов больше, чем в устойчивости свободных радикалов.

Карбокатионы можно генерировать одним из двух общих способов:

1. Прямой ионизацией, при которой группа, связанная с атомом углерода, уходит вместе с электронной парой:

2. Присоединением протона или другой заряженной частицы к одному из атомов ненасыщенной системы, в результате чего соседний атом углерода оказывается положительно заряженным:

Независимо от способа образования карбокатионы чаще всего представляют собой короткоживущие промежуточные частицы, которые без выделения вступают в дальнейшие реакции. Карбокатионы могут реагировать несколькими путями, давая устойчивые продукты или другие карбокатионы, способные реагировать далее с образованием устойчивых продуктов.

Два главных направления, по которым карбокатионы реагируют с образованием устойчивых продуктов:

1. Комбинация с частицей, имеющей электронную пару:

Такой частицей могут быть ОН^-, галогенид-ион или любой другой отрицательный ион, а также нейтральная частица, способная отдавать электронную пару.

2. Потеря атомом, соседним с карбокатионным центром, протона или другого положительно заряженного иона:

3. Перегруппировка. Водород, алкильная группа или арильная группа мигрирует вместе со своей электронной парой к положительному центру, в результате чего атом углерода, с которым она связана, становится положительно заряженным:

4. Присоединение. Карбокатион может присоединяться к двойной связи, при этом положительный заряд возникает в новом положении:

Образующиеся в результате перегруппировки или присоединения новые карбокатионы обычно реагируют далее по пути 1 или 2 и таким образом стабилизируются.