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EIN Carbanion ist ein Ion mit negativer Ladung auf der Kohlenstoff. Dieses Ion wird gebildet, wenn a kovalente Bindung zwischen dem Kohlenstoff und einem anderen Element wird so gebrochen, dass nach dem Aufbrechen der Bindung beide Bindungselektronen beim Kohlenstoff verbleiben.

Allgemeines Eigentum

Während der Bindungsbildung liefern sowohl das Kohlenstoffatom als auch das andere Atom ein Elektron. Bleiben beide Elektronen beim Kohlenstoffatom, hat das Kohlenstoffatom ein ungepaartes Elektronenpaar und damit eine negative Ladung.

Karbonionen sind Base, beide nach der Bronsted als die Lewis-Definition. Die Stärke der Basis hängt mit der Reaktivität des Carbanions (siehe dort).

Man kann Carbanionen in Lösung beobachten mit Protonen-NMR.

Arten von Carbanionen

Carbanionen gibt es in verschiedenen Ausführungen.

Carbanionen von Kohlenwasserstoffen

Kohlenwasserstoffcarbanionen haben eine trigonal-pyramidale Struktur. Elektronen (negative Ladung) stoßen sich gegenseitig ab und sitzen daher so weit wie möglich voneinander entfernt: die Eckpunkte eines Tetraeders oder einer dreiseitigen Pyramide. Andererseits ist der Raumanspruch um das Kohlenstoffatom von Atomgruppen offensichtlich größer als der von nur wenigen Elektronen. Wenn die Gruppen größer werden, werden sich die Gruppen weiter auseinander biegen. Die dreiseitige Pyramide wird zusammenbrechen. Letztendlich bleibt eine flache Struktur mit den drei Gruppen so weit wie möglich voneinander entfernt. Das Elektronenpaar schwankt zwischen der Unterseite und der Oberseite dieser Ebene. Aber:

Von dem Quantenmechanik Es ist bekannt, dass die Winkel zwischen Bindungen auch mit der Energie der Elektronenbahnen. Bei der flachen Struktur ist die Energie des Elektronenpaares viel größer als beim Tetraeder.

Reaktivität von Kohlenwasserstoff-Carbanionen

Die höhere Energie, die sich aus einer flacheren Struktur ergibt, bedeutet, dass die durch ihre Seitengruppen in eine flachere Struktur gezwungenen Carbanionen reaktiver oder weniger stabil sind. Dies lässt sich auch in die Stabilitätsordnung der Carbanionen übersetzen: primär stabiler als sekundär was stabiler ist als Tertiär-. Entlang dieser Kategorien werden die Seitengruppen, die mit zwei Wasserstoffatomen und "etwas" beginnen, zusammen immer größer. Carbanionen sind daher in der Regel reaktive Zwischenprodukte.

Aromatische Carbanionen

Biene Cyclopentadien kann eines der beiden Wasserstoffatome des gesättigtes Kohlenstoffatom leicht aufgegeben werden. Die zwei am Kohlenstoff verbliebenen Elektronen befinden sich nun neben π-Bindungen, ebenfalls mit je zwei Elektronen. Es gibt also 6 Elektronen in einem Ringsystem. Das ist ähnlich wie Benzol. Genau wie bei Benzol ist es nicht möglich, genau anzugeben, wo sich die Doppelbindungen oder die Ladung befinden. Das Cyclopentadienylanion ist daher aromatisch und sehr stabil. Sogar in Wasser wurden einige seiner Salze beschrieben.

Stabilisierte Carbanionen

Befindet sich das negativ geladene Kohlenstoffatom direkt neben einem selbst positiv geladenen Atom oder einer Atomgruppe, werden die Carbanionen stabiler. Wichtige Beispiele sind:

• Carbanion neben (Di)Keton. 2,4-Pentadion ist so stabil, dass eine ganze Reihe von Salzen bekannt sind.
• Carbanion neben der Säuregruppe. Am diester von Methanol und Propandisäure (Dimethylmalonat) lässt sich eines der Wasserstoffatome zwischen den Säuregruppen relativ leicht entfernen.
• Karbonionen neben Phosphonium werden in der synthetischen organischen Chemie verwendet, um Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen im Molekül an der Stelle eines Ketons (Wittig-Reaktion). Diese Carbanionen sind auch yliden erwähnt. Wittig-Reaktionen werden bei Raumtemperatur durchgeführt.
• Karbonionen neben a Phosphonat werden ähnlich wie phosphoniumstabilisierte Carbanionen verwendet (Horner-Wittig-Reaktion). Die stabilisierende Wirkung von Phosphonat ist geringer als die von Phosphonium. Standardmäßig wird die Horner-Wittig-Reaktion bei −78 °C durchgeführt, manchmal sogar bei −96 °C, ansonsten bleibt keine Zeit, die verschiedenen Reagenzien hinzuzufügen.

Carbanionen herstellen

mit Alkalimetallen

Zur Herstellung von Carbanionen können Alkali Metalle was reagiert mit halogenierte Kohlenwasserstoffe. Butyllithium, ein im Handel erhältliches Reagenz, besteht aus 1-Chlorbutan und Lithium:

CH₃CH₂CH₂CH₂Cl 2 Li → CH₃CH₂CH₂CH₂⁻ Li LiCl.

Über Butyllithium

Butyllithium wird auch oft als starke Base verwendet LDA zu machen. LDA ist eine etwas weniger starke Basis und eignet sich zur Herstellung von stabilisierten Carbanionen. Dafür könnte auch Butyllithium verwendet werden, allerdings treten dann viele Nebenreaktionen auf. Im Gegensatz zu Butyllithium ist LDA kaum oder nicht kommerziell erhältlich.

Durch Zugabe von n-Butyllithium zur niedrigen Temperatur Triphenylmethan im THF, gefolgt von 12-Krone-4 Triphenylmethancarbanion wird erhalten. Dies ist eine rote Lösung, in der der Salzkomplex bei −20 °C ausfällt.

Verwendung von 50 % NaOH

Mit dieser hohen Konzentration und einem Katalysator kann NaOH Wasserstoffionen aus a . extrahieren Haloform. Das Anion ist jedoch sehr instabil (siehe Kohlenwasserstoff-Carbanionen) und verliert schnell ein Halogenid-Ion. Das gebildete :CX₂Teilchen ist sehr reaktiv und wird a becomes Carben erwähnt.

Siehe auch

• Carbenium-Ion, mit positiver Ladung