因此，一般碳正离子是杂化状态，是平面构型，中心碳原子以三个杂化轨道与另外三个原子或基团成键，三个σ键键轴构成平面，空着的轨道垂直于此平面，正电荷集中在轨道上。只有少数情况例外，如在炔基或苯基正离子，正电荷不可能处于轨道。

三．碳正离子的稳定性

碳正离子的稳定性与电子效应、空间效应及溶剂效应都直接有关。

1．电子效应

碳正离子的中心碳原子是缺电子的，显然任何使正离子中心碳原子上电子云密度增加的结构因素将使正电荷分散，使碳正离子稳定性增高。相反，任何吸电基将使中心碳原子正电荷更集中，而使碳正离子稳定性减小。在简单的烷基正离子中，一般稳定性的顺序为：

而2-氟乙基正离子的稳定性则低于乙基正离子。

显然这都是由于供电或吸电子诱导效应作用于碳正离子的结果。

烷基正离子稳定性的顺序也可以用超共轭效应解释，C—H键与轨道的超共轭愈多，由于电子的离域，而使正电荷分散，正离子趋于稳定。

共轭效应在碳正离子稳定性方面所起的作用也是明显的。凡碳正离子的中心碳原子与双键或苯环共轭时，由于电子离域使正电荷分散，从而稳定性增大。烯丙基正离子和苄基正离子都是比较稳定的。

  和  

而且三苯甲基正离子比二苯甲基正离子和苄基正离子更为稳定。

环丙甲基正离子甚至比苄基正离子还要稳定。三环丙甲基正离子由相应的醇在浓硫酸（96%）中即可制备。而且稳定次序为：

这可能是由于中心碳原子的空的轨道与环丙基的弯曲键轨道共轭离域的结果，从而分散了正电荷。因为中心碳原子及其取代基所在的平面与环丙基所处平面垂直，这时中心碳原子的轨道成分是较大的，因而与键相似，有侧面平行交盖发生共轭离域的效应。如下图所示：

此外，环状碳正离子的稳定性还与其芳香性有关。根据Hückel规则，平面、共轭、而且电子数等于的环状体系具有芳香性，因此也较稳定，例如下列碳正离子都是稳定的：

2．空间效应

除电子效应外，碳正离子的稳定性还受空间效应的明显制约。碳正离子的中心碳原子是平面构型，是杂化状态，三个键键角接近，而四价碳则为杂化，键角。在形成碳正离子的过程中，键角由到，张力是松弛的、减小的。如果中心碳原子连的基团愈大，则原来张力也愈大，因而碳正离子也愈容易生成，稳定性也愈大。所以叔＞仲＞伯碳正离子稳定性的顺序实际上也是空间效应影响的结果。

    但对下列碳正离子的生成，由于几何形状的限制，空间效应的影响，张力较大，稳定性较差。

3．溶剂效应

    溶剂效应对碳正离子的稳定性影响极大，大多数的碳正离子是在溶液中生成和使用的，只有少数反应中间体被分离或在没有溶剂存在下进行。溶剂化在碳正离子形成中起着重要作用，例如叔丁基溴在水溶液中离子化只需要83.72kJ/mol的能量，而在气相中离子化则要837.2kJ/mol 的能量，相差10倍。

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