
【化】 nonclassical carbocation
blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【計】 negate; NOT; not that
【醫】 non-
classics; scriptures; sutra
【化】 carbenium ions; carbocation
非經典碳正離子(Nonclassical Carbocation)的漢英詞典釋義
定義(Definition)
非經典碳正離子是一類碳正離子(carbocation),其正電荷通過離域作用分布于多個碳原子或鍵上,形成多中心鍵(如三中心兩電子鍵)或σ鍵參與的超共轭結構。與經典碳正離子(正電荷定域于單一碳原子)不同,其結構常表現為橋連或籠狀幾何構型,例如降冰片基碳正離子(norbornyl cation)中的橋氫結構。
核心特征(Key Characteristics)
正電荷通過σ鍵或空間相互作用分散至相鄰原子,降低能量穩定性(如2-降冰片基碳正離子的能量比經典結構低約6-10 kcal/mol)。
典型結構包含三中心兩電子鍵(3c-2e),如乙基碳正離子(C₂H₅⁺)中氫橋鍵的參與。
常呈現對稱或近對稱的橋連結構(如雙錐體或平面五邊形),區别于經典碳正離子的平面三角形sp²雜化。
與經典碳正離子的區别(vs. Classical Carbocation)
特征 | 經典碳正離子 | 非經典碳正離子 |
---|---|---|
電荷分布 | 定域于單一碳原子(sp²雜化) | 離域至多原子/鍵(多中心鍵) |
結構穩定性 | 依賴超共轭或取代基穩定 | 通過幾何對稱性及離域作用穩定 |
典型實例 | 叔丁基碳正離子((CH₃)₃C⁺) | 2-降冰片基碳正離子(C₇H₁₁⁺) |
學術争議與驗證(Academic Debate)
20世紀中期,非經典碳正離子的存在性曾引發争論(如Winstein-Brown論戰),後經NMR譜學(¹³C、¹H化學位移)及計算化學(如MP2、CCSD(T)方法)證實其穩定性與離域特征。
權威參考文獻(References)
(注:引用來源基于學術出版物索引,鍊接需通過機構權限訪問)
非經典碳正離子是有機化學中一類特殊的反應中間體,其核心特征是正電荷通過多中心鍵離域而非定域在單一碳原子上。以下從多個角度詳細解釋:
非經典碳正離子是指正電荷通過三中心二電子鍵(如橋形結構)發生離域,而非局限于單個碳原子或烯丙基共轭體系。其碳原子可呈現五價狀态,例如降冰片基正離子(C₇H₁₁⁺)中,一個碳通過sp³雜化軌道與相鄰兩個碳的p軌道形成三中心鍵。
特征 | 經典碳正離子 | 非經典碳正離子 |
---|---|---|
電荷分布 | 定域于單個碳原子 | 離域至多個原子或化學鍵 |
鍵合方式 | 兩電子二中心鍵 | 三中心二電子鍵或超共價鍵 |
結構 | 平面sp²雜化 | 橋形或三維結構 |
Lewis結構表達 | 單一結構即可描述 | 需多個共振式或無法用經典結構表達 |
非經典碳正離子的研究推動了有機反應機理的深入理解,例如在萜類化合物合成、石油催化裂解等領域有重要應用。
如需進一步了解具體反應案例或實驗驗證方法,可參考權威教材或專業文獻(如和)。
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