コア コンセプト
このチュートリアルでは、カルボカチオンの形成と、カルボカチオンの再配列を引き起こす要因について学びます。再配置をさらに理解するために、各タイプの再配置の例を見ていきます。
他の記事で取り上げるトピック
- SN1
- E1
- 立体障害
- 正式請求
カルボカチオン安定性 – 語彙
- 一次 – 他の 1 つの炭素原子に結合した炭素
- 二次 – 他の 2 つの炭素原子に結合した炭素
- 第三級 – 他の 3 つの炭素原子に結合した炭素
- 水素化物シフト – 水素原子が正電荷を帯びた炭素に移動するとき
- メチルシフト – メチル基が正電荷を帯びた炭素に移動するとき
- 環拡大 – 歪んだ環が結合を切断して、カルボカチオンとの新しい結合を形成するとき
カルボカチオンはいつ形成されますか?
カルボカチオンは、E1 および SN1 反応の中間段階で形成されます。カルボカチオンの形成は多くの場合律速段階であり、中間のカルボカチオンは正電荷を安定させるために転位を受けます。
最も安定した形は?
カルボカチオンは、電荷が第 3 炭素上にある場合に最も安定し、第 1 炭素上にある場合は最も安定しません。カルボカチオンは正電荷をシフトして、最も安定した構成に到達します。これはカルボカチオン転位と呼ばれます。
また、共鳴構造が多いほど電荷が安定します。最後に、炭素以外の原子に孤立電子対がある場合、二重結合が形成され、電気陰性度の高い原子が正電荷を帯びます。
例:第一級から第三級カルボカチオン
例:二重結合の形成
カルボカチオンの再配置
起こりうるカルボカチオン転位にはいくつかの形態があります。 1つ目は、水素原子が正電荷で場所を切り替える水素化物シフトです。メチル シフトはヒドリド シフトに似ていますが、水素シフトの代わりにメチル基全体が移動します。最後に、カルボカチオンの隣の立体歪みを緩和するために起こる環拡大。シクロヘキサンは立体歪みが最も少ないため、シクロヘキサンはシクロペンタンまたはシクロヘプタンにシフトしません。たとえば、大きな立体歪みを持つシクロブタンを取り上げます。カルボカチオンが分岐プロピル基で形成される場合、シクロブタンはシクロペンタンに展開できます。
カルボカチオン転位の例:ヒドリドシフト
炭酸化転位の例:環拡大
