Карбкатионы

Карбкатио́ны (карбокатионы), органические катионы с чётным числом электронов, положительный заряд в которых сосредоточен на одном или делокализован на нескольких атомах углерода. Карбкатионы подразделяют на карбениевые ионы с трёхкоординированным атомом углерода общей формулы R₃ C⁺ (R – H, алкильный или арильный радикал), например трет-бутильный катион (CH₃ )₃ C⁺ , и карбониевые ионы с пятикоординированным атомом углерода, образующим три сигма-связи и трёхцентровую двухэлектронную связь, R₅ C⁺ , например 2-норборнильный катион.

Карбениевые ионы образуются при гетеролитическом разрыве связи C−X (X – атом галогена, H, N≡N⁺ и другие группировки, способные отщепляться вместе с парой электронов), а также в результате присоединения протона по кратной связи или удаления электрона от свободного радикала. Один из способов образования карбониевых ионов – протонирование циклоалканов или алканов в сверхкислых средах (например, смеси HOSO₂ F и SbF₅ ) при низких температурах. Устойчивость карбкатионов растёт в полярных растворителях (из-за сольватации), а также по мере увеличения степени делокализации заряда. Эффективно делокализуют заряд ненасыщенные фрагменты (кратные связи, фенильные радикалы) и электронодонорные заместители (−OR, −NR₂ и др.).

Карбкатионы чрезвычайно реакционноспособны (легко изомеризуются в более устойчивые карбкатионы, взаимодействуют с нуклеофилами, отщепляют протон с образованием алкенов). Карбкатионы являются интермедиатами многих гетеролитических реакций (электрофильного замещения в ароматическом ряду, электрофильного присоединения, нуклеофильного замещения в алифатическом ряду, молекулярных перегруппировок, катионной полимеризации, каталитического крекинга и др.).

За развитие химии карбкатионов Дж. Ола был удостоен Нобелевской премии (1994).