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碳┹离子重排英文解释翻译、碳┹离子重排的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【化】 carbonium-ion rearrangement

分词翻译:

碳┹离子的英语翻译:

【化】 carbenium ions; carbonium ion

重排的英语翻译:

recomposition; reset
【计】 arrange; derangement; rearrangement
【化】 rearrangement

专业解析

碳正离子重排(Carbocation Rearrangement)是有机化学反应中一种重要的分子内重排现象,指碳正离子中间体通过相邻原子或基团的迁移(通常是氢原子或烷基),形成更稳定的新碳正离子的过程。该现象广泛存在于亲核取代、消除反应及烯烃加成等反应机理中。

一、核心机理与驱动因素

  1. 稳定性驱动

    重排的根本动力是生成热力学更稳定的碳正离子。稳定性遵循:三级 > 二级 > 一级 > 甲基碳正离子(ce{3^circ > 2^circ > 1^circ > CH3+})。例如,1,2-氢迁移或1,2-烷基迁移可使一级碳正离子转变为二级或三级结构。

  2. 迁移基团特性

    • 氢迁移(Hydride Shift):相邻碳上的氢原子携带一对电子迁移至缺电子的碳正离子中心。
    • 烷基迁移(Alkyl Shift):烷基带着σ键电子对迁移,常见于桥头碳或小环体系(如环丙甲基→环丁基碳正离子)。

    迁移倾向:氢 > 甲基 > 其他烷基(受空间位阻和电子效应影响)。

二、典型反应类型

  1. 瓦格奈尔-梅尔外因重排(Wagner-Meerwein Rearrangement)

    萜烯化合物中常见,如莰烯在酸催化下经碳正离子重排生成异莰烯,涉及烷基迁移和骨架重组。

    $$ ce{(CH3)2C-CH2 ->[text{H+}] (CH3)2C+ -CH3 ->[text{重排}] CH3-C+(CH3)-CH3} $$

  2. 频哪醇重排(Pinacol Rearrangement)

    邻二醇在酸作用下脱水,经碳正离子中间体重排生成醛或酮。例如频哪醇(2,3-二甲基-2,3-丁二醇)重排为频哪酮(3,3-二甲基-2-丁酮):

    $$ ce{(CH3)2C(OH)-C(OH)(CH3)2 ->[text{H+}] (CH3)2C(OH)-C+(CH3)2 ->[text{迁移}] (CH3)2C-C(O)(CH3)CH3} $$

三、立体化学特征

重排过程通常伴随构型反转或特定立体选择性:

四、应用与意义

碳正离子重排是解释天然产物合成(如甾体、萜类)、石油裂解产物分布及药物合成中异常产物的关键机理。现代研究通过计算化学(如DFT)进一步验证了迁移能垒与过渡态结构。


参考文献

  1. Smith, M. B. March's Advanced Organic Chemistry (7th ed.). Wiley, 2013: 510-515.
  2. Clayden, J. et al. Organic Chemistry (2nd ed.). Oxford, 2012: 889-893.
  3. Hanson, J. R. Natural Products: The Secondary Metabolites. Royal Society of Chemistry, 2003: 45-48.
  4. Kürti, L., & Czakó, B. Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis. Elsevier, 2005: 352-354.

网络扩展解释

碳离子重排是指带有电荷的碳离子(碳正离子或碳负离子)在化学反应中发生的结构重组现象,通常涉及基团或氢原子的迁移。以下从定义、机制、驱动力及类型等方面展开解释:

1. 定义与基本概念

2. 重排机制

3. 重排的驱动力

4. 应用与实例

碳离子重排的核心是电荷与结构稳定性的动态调整。碳正离子重排因轨道允许性广泛存在,而碳负离子重排受限于反芳香过渡态,需特定条件触发。如需更全面的机理图示或反应案例,可参考化学教材或专业文献。

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