Hvad er en carbanion?
En carbanion er et anion, et negativt ladet molekyle, der inkluderer et carbonatom med en negativ ladning. Carbonatomens ladning er forårsaget af et ensomt par elektroner, der er ikke -delede, i modsætning til dets tre andre par, der er bundet til andre atomer. Karbanioner er kendt som reaktive mellemprodukter på grund af deres ustabilitet og tendens til at danne stabile forbindelser i stedet for at forblive i original form. De studeres som en del af organisk kemi.
Den negative ladning af carbanion får det til at reagere med andre forbindelser som en nukleofil, hvilket betyder, at den let donerer sine elektroner. Det binder sig til et andet atom ved at donere begge elektroner - i dette tilfælde det ensomme par. Denne handling definerer carbanionen som en Lewis -base i modsætning til en Lewis -syre, som ville acceptere et ensomt par elektroner i en kemisk binding.
strukturelt har carbanioner et tetrahedral molekylær geometri, hvis det enlige par tælles. Dette betyder, at kulstof, det centrale atom, er symmetrisk sUrrounded af de elektroniske orbitaler i form af en tetrahedron. Hvis kun de tre bindinger er inkluderet i geometrien, er molekylet trigonalt pyramidalt, med carbonatomet ved toppen af pyramiden, de tre bundne atomer, der danner basen, og det enlige par flyder på toppen.
Afhængig af de substituenter, der er bundet til carbonatomet, kan carbanionsstrukturen vende sig om at vende molekylet. Normalt er den energibarriere, der skal overskrides for at inversion af carbanion, der finder sted, ret lav, og reaktionen fortsætter let. Forskellige faktorer kan hæve denne energibarriere. For eksempel gør ringstrukturen af cyclopropyl inversion vanskelig, og carbanions i sådanne strukturer opfører sig mere stabilt, end de ville i et mere åbent system.
Elektronegativitet spiller også en rolle i stabilisering af carbanioner. Et atom eller gruppe, der er elektronegativt, har en tendens til at tiltrække elektroner. WhEn carbanion er omgivet af elektronegative atomer, dets ensomme par tiltrækkes af dem, og det bliver stabiliseret. Denne transmission af ladning er mere bredt kendt som den induktive effekt.
Carbanions er vigtige i organisk kemi og ses som mellemprodukter i mange reaktioner. De er involveret i dannelsen af Grignard -reagenser, som er organiske derivater af magnesium, der opfører sig som carbanions. Grignard -reaktionen er et eksempel på organometallisk kemi, undersøgelsen af forbindelser, hvor et metal er bundet til et kulstof. I disse reaktioner bruges de nukleofile egenskaber ved carbanioner til at angribe og ændre andre forbindelser for at skabe kemiske produkter.