碳正离子是有机化合物的离子反应历程中经常遇到的活性中间体,其稳定性大小决邈赕瑟遂定着这类反应的主要产物及在相同条件下反应间的相对速率大小。碳正离子常分为经典碳丬涪斟享正离子和非经典碳正离子。来源主要有从电中性分子或自由基除去电子:较大分子的异裂。在中性分子上加上正离子。中性分子的相互作用等等。碳正离子中心碳的结构是以SP2或SP3杂化形成平面或锥形结构,其中以SP2杂化较稳定。碳正离子的稳定性可以从定性、定量和实验事实给出判断。下面为小伙伴们总结一下，希望可以帮助大家。
工具/原料
碳正离子
比较大小
方法
一、定性判据
1、介质效应碳正离子在溶液中比在气相中稳定;在溶剂化越大的溶剂中稳定性越大。在考虑碳正离子的稳定性时,它所处的介质环境是至关重要的。例如,碳正离子是在气相还是在溶液中以及溶剂的溶剂化效应大小均有影响。
2、电骂宙逃慈性效应—诱导与共扼(共振)效应很明显任何使正电荷中心的电子云密度增加的结构将使碳正离子的稳定性提高。能产生这种效果的结构应具有诱导或共扼效应,在诱导效应下,任何供电子的原魔嗾姒缚子或原子团与碳正离子相连,由于相连基团的排斥电子作用而使正电荷不定域而得以分散,体系趋于稳定,并且一定条件下该类基团越多,正碳离子就越稳定;反之,任何吸电子的原子或原子团与正碳离子相连,则其稳定性减小。共扼效应则是通过中心碳原子与相连基团形成S一P,P一P,P一π共扼而使电子进入正碳离子的空P轨道而使其正电荷得以分散而稳定,形成的共扼效应越多、越强,碳正离子就越稳定。由此可得结论:纯烷基(氢)连接于碳正离子时稳定顺序为:叔碳>仲碳>伯碳>CH3连接于碳正离子的原子或原子团的稳定效应:R2N一>RO一>A一>RCH=CH一>烷基>H在芳基原子团的苯环的对位取代基对邻近的正离子中心的稳定作用大小为:RO一>R一>H>卤素>一CN>一NO2
3、环状正离子的稳定性环状正离子的稳定性取决于是否具有芳香性。具有芳香性的环状离子都比较稳定。环状共轭多烯具有(4n+3)员环和(4n+2)个二电子时,具有芳香性。如环丙基正离子,草离子均较稳定。
4、空间效应---B张力当反应物分子由SP3杂化的四面体结构变成SP2杂化的正离子时,空间拥挤程度减小,即B张力减少,B张力减小得越多的正碳离子越易生成,且越稳定。如(CH3)3C+比CH3+:稳定,B张力减少较多是原因之一。
5、结构上的影响越趋于平面构型的碳正离子越稳定,某些情况下如桥环化合物的桥头碳上由于刚性难以形成平面构型,故桥头碳正离子极不稳定,难以形成。综上，常见碳正离子稳定顺序如下图。
二、定量判据
1、13C一NMR谱的化学位移如果碳正离子越稳定(即正电荷愈分散),其屏蔽作用就越大,则化学位移移向高场其数值越小;如果碳正离子越不稳定(即正电荷越集中),其屏蔽作用越小,则化学位移移向低场,其数值越大。数据表明结果与定性结果一致。如下图。
2、代懋鲕壶迎基当量法代基当量(S)是以取代基的电性效应为基础的。一个取代基的电性效应是它对共轭体系的诱导效应和共轭效应的总和撅掏浑锌。所以一个取代基的代基当量应包括它的诱导效应指数(I)和共轭效应指数(C)。S值越小(愈负),碳正离子的“电荷分散”程度越大,碳正离子越稳定。下面是一些碳正离子的S值。
3、平衡常数如果平衡常数值愈正,表明碳正离子越稳定。反之平衡常数值愈负,表明碳正离子越不稳定。下面是一些平衡常数值。
4、生成热对于组成相同的碳正离子,生成热越小,说明其内能愈低，稳定性就越好。对于组成不同的正碳离子,可根据母体(R一H)与碳正离子(R+)生成热差值大小来比较,二者差值越小,表明形成的碳正离子越稳定。
5、游离基的电离能碳正离子的稳定性也可用电离能来解释,从碳游离基除去一个电子就生成相应碳正离子,所需能量称为游离基的电离能,其数值越小,表明对应的正碳离子越易生成,越稳定。
