カルボカチオンとカルバニオン

簡単に言うと、カルボカチオンとカルバニオンは、異なる電荷を持つ特定の種類の炭素原子分子です。カルボカチオン原子は炭素とカチオンであるため、正電荷を持っています。同様に、カルバニオンは炭素と陰イオンの組み合わせであり、負の電荷を運びます。両方の分子は、いくつかの分類とともにさまざまな特徴を持っています。

さらに、カルボカチオンとカルバニオンは化学の基礎です。有機化学の化学反応を理解するには、概念を完全に理解する必要があります。ここでは、概念を簡単に学習できるようにキュレーションされたカルボカチオンとカルバニオンの学習資料を用意しました。

カルボカチオンとカルバニオンについて

カルボカチオンとカルバニオンという用語は、有機化学で広く使用されています。一般に、これらの炭素原子は、さまざまな元素と反応して、他の反応の反応物、つまり中間体を取得します。カルボカチオンとカルバニオンは、1970 年代までカルボニウム イオンとして知られていました。時間が経つにつれて、それらは電荷に基づいて分類され、「カルボカチオン」および「カルバニオン」という用語が導入されました.

まず、カルボカチオンのアイデアは 1899 年に Julius Stieglitz によって与えられました。しかし、1922 年にドイツの化学者 Hans Meerwein によって提案された Wagner-Meerwein の再配列研究によって、さらなる研究と洞察が提供されました。カルバニオンという用語は、原子の電荷の性質により、1933 年に Everett Wallis と Frederic Adams によって最初に造語されました。

カルボカチオン

簡単に言うと、カルボカチオンは正に帯電した炭素分子です。カルボカチオンは通常、原子内に 3 つの正結合と数個の電子を持ち、三角形の平面形状をしています。カルボカチオンは正電荷を持つため、オクテットに電子がありません。その結果、それらは求電子剤とも見なされます。それらは通常、求核剤と急速に結合します。

カルボカチオンにおける炭素の混成は sp2 のままです。カルボカチオンとカルバニオンはヘテロ原子と反応します。このため、カルボカチオンはさまざまな有機反応の中間体として使用されます。メテニウム (CH3+) とエタニウム (C2H7+) は、最も一般的なカルボカチオンです。

カルバニオン

カルバニオンは、カルボカチオンの反対であると言えます。カルバニオンは、塩基またはヘテロリティック開裂の存在下で一般に形成される三価の炭素原子です。カルバニオンは、炭素が全体で 8 個の価電子を持つ陰イオンを構成します。その中には、共有されていない電子対が 1 つあり、負電荷を持っているためです。カルバニオンは、具体的には炭素酸の共役塩基です。ただし、カルバニオンは求核剤であり、反応性の高い元素です。カルバニオンは三角錐配列で存在します。ベンジルアニオン (C6H5CH2-) とメチドイオン (CH3) は、カルバニオンの一種です。

カルボカチオンとカルバニオンのクラス

化学ではさまざまな目的で使用される多数のカルボカチオンとカルバニオンがあり、多くの独自の特性を持っています。どのカルボカチオンが異なるグループに分類されているかによります。それらは、炭素がアルキル基と作る結合の数によって分類されます。

主に、炭素が他の炭素グループと共有する結合の数に基づいて区別されます。ただし、結合を持たないカルボカチオンおよびカルバニオンは、メチルカルボカチオンおよびカルバニオンに分類されます。メチド (CH3+) は、メチルカルボカチオンとメチルカルバニオンの代表的な例です。それとは別に、カルボカチオンは3つのグループに分類されます。それらは以下にリストされています:

カルボカチオンとカルバニオンの安定性

カルボカチオンとカルバニオンはそれ以上結合できません。 3 つ以上の炭素と結合するには、余分な空の p 軌道が必要になりますが、これは従来のオクテット規則では不可能です。ただし、3 つのクラスすべてを通じて、カルボカチオンの結合がカルバニオンで減少するにつれて、安定性が向上します。したがって、第 3 級カルボカチオンは最も安定したカルボカチオンであり、第 1 級カルボカチオンは最も安定したカルボカチオンです。

カルボカチオンとカルバニオンの違い

結論

上で説明したように、カルボカチオンとカルバニオンは有機化学の基礎であり、化学の重要な要素です。上記から、カルボカチオンとカルバニオンの種類、用途、交配、およびその他すべての必要な側面を学びました。カルボカチオンとカルバニオンは、主に電荷の違いによって区別されます。カルボカチオンはすべて正電荷であり、カルバニオンはすべて負電荷です。