碳负离子

碳负离子（），又叫碳陰離子，指的是含有一个连有三个基团，并且带有一对孤对电子的碳。碳负离子带有一个孤立负电荷，通常是三角椎體构型，其中孤对电子占一个sp3混成轨道。形式上，碳陰離子是含碳酸的共軛鹼：
R3C-H + B− → R3C− + H-B
上式的B表示鹼。而碳陰離子在有機反應中扮演中間物的角色。

理論
碳陰離子為親核試劑，其反應性與穩定度受許多因素影響。包含：
 誘導效應。電荷會受鄰近的負電原子影響而穩定
 帶電原子的杂化。帶電原子形成杂化轨道後，S轨道的比例越大，碳陰離子就越穩定
 共振現象。共振可以穩定碳負離子，這也是為何芳香族的碳負離子會很穩定
碳陰離子在有機化學中擔任反應中間物（活性中間體）的角色，比如E1cB反應與有機金屬化學中的格林尼亚反应。1984年，Olmstead介紹三苯甲基碳陰離子的鋰冠醚鹽，由三苯甲烷與正丁基鋰、12-冠-4反應產生。
在低溫下將三苯甲烷與融於THF的正丁基鋰反應，再加入12-冠-4產生紅色溶液與在-20℃下沉澱的鹽類複合物。中間的C-C鍵長145pm，苯基間的鍵角31.2°。與四甲基铵相比，螺旋槳型就不太明顯。探測溶液中碳負離子的其中一種方法是質子NMR。在DMSO中的環戊二烯的圖譜在5.50ppm有一個環戊二烯陰離子的峰值。

氢碳酸
帶有C-H的分子能經由丟出質子形成碳負離子。故有C-H鍵的烴類可以視作一種酸類，並有對應的pKa值。甲烷因pKa大到近56，相對於pKa 4.76的醋酸，通常甲烷就不視作酸類。相同的條件在判斷碳負離子的穩定度時，也能判斷出碳酸pKa的相對順序。藉由跟傳統酸類比較pKa值，可以判斷出特定化合物是否能溶於水中。下表為一些化合物的酸度，從甲烷開始，越往下酸度愈大。
名字化学式结构pKa甲烷CH490px~ 56乙烷C2H690px~ 50環戊烷C5H1040px~ 45丙烯C3H675px~ 44苯C6H640px~ 43Dimethyl sulfoxide/DMSO(CH3)2SO90px35.5雙芬基甲烷C13H12130px 32.3苯胺C6H5NH250px 30.6三芬基甲烷C19H16100px 30.6乙醇C2H5OH75px 29.8丙酮C3H6O90px 26.5乙炔C2H290px 25環戊二烯C5H650px 18
  --以粗體字表示酸類

歷史
1907年，碳陰離子在Clarke和Lapworth發表關於安息酸縮合反應機制的文章中首次出現。1904年，Schlenk從四甲基氯化铵與三苯甲基钠反應製備Ph3C-NMe4+以獲得五價氮。十年後，他證明出三苯甲基自由基如何藉由鹼金屬來減少碳離子。Wallis和Adams在1933年使用碳陰離子這個詞來表示帶有負電荷的碳離子。

連結
碳正离子

参考资料

 Harder, Sjoerd (2002). "Schlenk's Early “Free” Carbanions". Chemistry - A European Journal 8 (14): 3229–3232.
 Organic Chemistry - Robert Thornton Morrison, Robert Neilson Boyd
 The isolation and x-ray structures of lithium crown ether salts of the free phenyl carbanions [CHPh2]- and [CPh3]- Marilyn M. Olmstead, Philip P. Power; J. Am. Chem. Soc.; 1985; 107(7); 2174-2175.
 A Simple and Convenient Method for Generation and NMR Observation of Stable Carbanions. Hamid S. Kasmai Journal of Chemical Education • Vol. 76 No. 6 June 1999
 Equilibrium acidities in dimethyl sulfoxide solution Frederick G. Bordwell Acc. Chem. Res.; 1988; 21(12) pp 456 – 463
 The Configurational Stability of cis- and trans-2-Methylcyclopropyllithium and Some Observations on the Stereochemistry of their Reactions with Bromine and Carbon Dioxide Douglas E. Applequist and Alan H. Peterson J. Am. Chem. Soc.; 1961; 83(4) pp 862 – 865
 Cyclopropanes. XV. The Optical Stability of 1-Methyl-2,2-diphenylcyclopropyllithium H. M. Walborsky, F. J. Impastato, and A. E. Young J. Am. Chem. Soc.; 1964; 86(16) pp 3283 – 3288;
 Enantioselectivity determined by NMR spectroscopy after derivatization with Mosher's acid
 Preparation of Chiral -Oxy-[2H1]methyllithiums of 99% ee and Determination of Their Configurational Stability Dagmar Kapeller, Roland Barth, Kurt Mereiter, and Friedrich Hammerschmidt J. Am. Chem. Soc.; 2007; 129(4) pp 914 – 923; (Article)

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