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碳正离子的发现历史

2022.5.18

碳正离子(Carbenium ion)的历史可追溯到1891年,G. Merling说他将溴加到环庚三烯(cycloheptatriene)上,然后加热结晶化产物取得水溶性物质C7H7Br,产生一个他无法解释的结构.然而, Doering 跟Knox预测是符合Hückel's 规则的溴化环庚三烯的芳香族来解释这个现象. 1902年,Norris 跟Kehrman分别发现无色的三苯基甲醇在浓硫酸中会变成深黄色.相似地,三苯基氯甲烷会跟铝、锡氯化物形成有机复合物.同年,Adolf von Baeyer认为其化合物形成一个类似盐类的构造.Adolf猜测颜色跟盐类结构之间的关系就好比孔雀石绿(malachite green). 碳阳离子在许多有机反应中扮演中间物的角色.其概念最早由Julius Stieglitz于1899年发表,Hans Meerwein在他于1922做的研究Wagner-Meerwein rearrangement(重排)(瓦格奈尔-麦尔外因重排)对其概念有更深的发展.且碳正离子在SN1,E1及重组反应(如Whitmore 1,2 转移)中被发现有参与反应进行.很长的一段时间,美国的化学家不愿意去接受一个新的化学概念,在文章中也不去提到碳正离子此概念.

第一个溶液中稳定的碳正离子的NMR图谱在1958年时由Doering等人所发表.其为七甲基苯离子(heptamethylbenzenium ion),由六甲基苯加上氯化铝、氯甲烷所制成.Story等人于1960制备出稳定的7-norbornadienyl 阳离子,借由norbornadienyl chloride与-80℃下溶于液态二氧化硫的四氟硼酸银反应产生.此NMR图谱显示出一个非传统的中间物(第一个发现的非传统稳定离子) 1962年,Olah借由核磁共振直接发现三级丁基碳阳离子跟溶于魔酸(magic acid)里的三级丁基氟一样稳定.Norbornyl阳离子的NMR图谱最先由 Schleyer等人发表,而Saunders等人则显示出屏障间质子抢夺的过程.


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