Karbokation - Polski Serwis Naukowy

Karbokation – kation, w którym elektryczny ładunek dodatni jest zlokalizowany na jednym lub kilku atomach węgla.

Właściwości

Karbokation, jako posiadający znaczny deficyt elektronów, jest silnym elektrofilem i kwasem Lewisa. Jest więc podatny na atak nukleofilowy i łatwo reaguje z wszelkimi czynnikami o charakterze nukleofilowym, takimi jak jon OH czy jon Cl. Większość karbokationów jest bardzo nietrwała i istnieje tylko jako produkt przejściowy wielu reakcji chemicznych, np. podstawienia nukleofilowego zachodzącego wg mechanizmu Sn1. Istnieją jednak karbokationy o znacznie większej trwałości, co zazwyczaj jest wynikiem ich stabilizacji przez obecność układów aromatycznych w pobliżu ładunku dodatniego. Niektóre z nich udało otrzymać się w postaci stabilnych soli.

Grupa alkilowa (alkil) – fragment organicznego związku chemicznego, jednowartościowa grupa utworzona formalnie przez oderwanie jednego atomu wodoru od cząsteczki alkanu. Oznacza się ją literą R (symbol "R" nie jest jednak jednoznaczny i może też oznaczać dowolną resztę chemiczną), a wzór ogólny to: CnH2n+1.
Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.

Szczególnie nietrwałe i reaktywne są karbokationy alkilowe. Ich trwałość zależna jest jednak silnie od ich rzędowości, tzn. od tego, czy ładunek dodatni znajduje się na atomie węgla, do którego jest przyłączony jeden inny atom węgla (pierwszorzędowy), dwa takie atomy (drugorzędowy), czy trzy takie atomy (trzeciorzędowy):

Addycja nukleofilowa - jest to reakcja chemiczna polegająca na przyłączeniu reagenta nukleofilowego do wiązania wielokrotnego substratu. W reakcji tej rozerwaniu ulega wiązanie π i utworzone zostają dwa nowe wiązania pojedyncze. Reakcji addycji ulegają wyłącznie związki, w których występują wiązania wielokrotne, np. wiązania wielokrotne pomiędzy atomami węgla, a także wiązania wielokrotne pomiędzy atomami węgla i innymi atomami np. siarki, azotu, tlenu.
Spektroskopia NMR, Spektroskopia Magnetycznego Rezonansu Jądrowego ( – jedna z najczęściej stosowanych obecnie technik spektroskopowych w chemii i medycynie.

Alkilowe karbokationy w malejących porządku ich trwałości (cyfry rzymskie oznaczają ich rzędowość)

Fakt wzrostu trwałości karbokationów alkilowych wraz ze wzrostem ich rzędowości wynika z faktu częściowego przekazywania elektronów z atomów węgla przyłączonych do atomu naładowanego dodatnio, co powoduje częściowe rozproszenie tego ładunku na wszystkie sąsiadujące atomy. Stabilizacja karbokationów i spadek ich reaktywności może zatem być także powodowany przez obecność innych grup funkcyjnych bezpośrednio przyłączonych do naładowanego dodatnio atomu węgla.

Rzędowość - liczba określająca ile atomów węgla o hybrydyzacji sp³ jest przyłączona do określonego atomu związku organicznego. Rzędowość tradycyjnie oznacza się liczbami rzymskimi.
Kwas solny, kwas chlorowodorowy (H Cl) (pot. zalzajer, zajzajer od niem. Salzsäure) - kwas beztlenowy, będący roztworem chlorowodoru w wodzie. Jest to nieorganiczny związek chemiczny. Czasami kwasem solnym nazywa się też roztwór chlorowodoru w innych rozpuszczalnikach polarnych np: w acetonie. Rozcieńczony kwas solny znajduje się w żołądku człowieka i ssaków - umożliwia trawienie białek, aktywując proteazy w żołądku. Nazwa "kwas solny" pochodzi od dawnej metody jego otrzymywania ze stężonego kwasu siarkowego(VI) i chlorku sodu (kwas z soli).

Szczególnym przypadkiem są kationy allilowe (R-C-C=C) i benzylowe (C6H5-C-R), które są dodatkowo stabilizowane przez rezonans chemiczny, czym tłumaczy się ich szczególnie dużą trwałość.

Mniej trwałe karbokationy ulegają łatwo reakcji przegrupowania do bardziej stabilnych struktur. Z reguły proces ten prowadzi do powstawania karbokationów o wyższej rzędowości. Zachodzenie takich reakcji utrudnia syntezę wielu prostych związków organicznych, powstających na drodze substytucji lub addycji nukleofilowej. Przykładowo ogrzewanie 3-pentanolu w środowisku kwasu solnego prowadzi do powstania karbokationu 3-pentylowego, który następnie w znacznej mierze ulega przegrupowaniu do kationu 2-pentylowego czego efektem jest powstanie mieszaniny dwóch chloroalkanów.

Journal of the American Chemical Society (skrót oficjalny J. Am. Chem. Soc., popularnie używa się także skrótu JACS) - recenzowane czasopismo naukowe zawierające artykuły dotyczące badań z każdej dziedziny chemii. Wydawane jest od 1879 roku przez American Chemical Society. Czasopismo to w swojej historii pochłonęło dwa inne czasopisma naukowe: Journal of Analytical and Applied Chemistry w lipcu 1893 oraz American Chemical Journal w styczniu 1914. Zgodnie z danymi Instytutu Filadelfijskiego, JACS jest najczęściej cytowanym czasopismem ogólnochemicznym drukującym artykuły źródłowe. Jego impact factor wynosił w 2007 7,885.
Czynnik elektrofilowy (elektrofil) – jon dodatni lub cząsteczka z luką elektronową, pełniąca funkcję akceptora elektronów podczas reakcji substytucji elektrofilowej. Przykładowymi czynnikami elektrofilowymi są: H, Cl, Br, R (R - grupa alkilowa), NO2.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)