Carbenions碳陰離子

有機化學的基礎182

1.      碳陰離子有3個σ鍵，此外，還有一對未共享的電子，它不是缺電子的狀態，因為它們的價電殼層已填滿。

2.      有一種製造碳陰離子的方法是，用強鹼吸引 「C－H」鍵上的「H⁺」（去質子化）。「C—H」鍵上的電子，因此變成碳原子上未鍵結的電子（孤對電子的其中一顆）。

 

3.      雖然缺電子的碳陽離子和自由基都是「sp²混成軌域」（平面），但是碳陰離子是「sp³混成軌域」的四面體/四角錐。碳陰離子有3個σ鍵和1對電子，很像胺，因此，碳陰離子與胺都稱為「等電子isoelectronic」。

4.      就像胺，1個簡單甲基碳陰離子是「sp³混成軌域」，未鍵結電子對和3個化學鍵分佔四面體的4個角，因為，碳陰離子的碳，形式電荷FC是「－1」（註）。

註：F C＝自由原子的價電子數－鍵結原子的未鍵結電子對－1/2鍵結電子個共價電子數。這是比較鍵結後的電子與獨立原子電子數的差距。

1/2鍵結電子數：假設所有化學鍵是非極性共價鍵，原子的價電殼層只擁有2個共價電子中的其中1個。

5.      碳陰離子的2個未鍵結電子，通常會跟正極的金屬離子（metal counterion）互相連結。

6.      如果碳陰離子附近有1個π系統，碳陰離子比較容易變成跟π系統一樣的「sp²混成軌域」，使負電荷在不同原子的p軌域間共振。共振結構是共軛離子造成的電子分佈現象。

 

7.      因為一個簡單的碳陰離子是「sp³混成軌域，所以，碳陰離子的「碳」，原則上是個立體構造的對掌中心。相反地，碳陽離子和自由基的中心碳原子，在它與另外3個取代基構成的平面上，呈現「對稱」結構，因此無法成為對掌中心。

8.      大部分的碳陰離子，3個取代基來回翻轉的速度非常快，因此它是消旋化合物racemic mixture。

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》