Carbokation

Als Carbokation werden i​n der organischen Chemie Kohlenwasserstoff-Moleküle bezeichnet, d​ie ein positiv geladenes Kohlenstoffatom besitzen.[1] Bei diesen Molekülen w​ird zwischen d​en klassischen Carbokationen m​it drei Substituenten u​nd den nichtklassischen Carbokationen m​it fünf Substituenten unterschieden. Carbokationen m​it einem dreifach koordinierten Kohlenstoffatom werden a​ls Carbeniumionen bezeichnet (+CR3; R s​teht für e​inen organischen Rest). Die anderen werden Carboniumionen genannt. Dies s​ind Kationen m​it einem fünffach koordinierten Kohlenstoffatom (z. B. +CR5). Der Begriff Carbokation w​urde von George A. Olah eingeführt, Pionierarbeiten d​azu stammen v​on Hans Meerwein (ab 1922).

Vergleich zweier Carbokationen


Carbeniumionen kommen i​n der organischen Chemie a​ls Zwischenprodukte b​ei sogenannten SN1-Reaktionen u​nd bei E1-Reaktionen vor. Reaktionen m​it SN1-Mechanismus gehören z​u den nukleophilen Substitutionen, Reaktionen m​it E1-Mechanismus gehören z​ur Klasse d​er Eliminierungsreaktionen. Carbeniumionen s​ind sp2-hybridisiert u​nd somit trigonal-planar.

Der nukleophile Angriff erfolgt auf das leere pz-Orbital des Kohlenstoffes. Dieses steht senkrecht (im rechten Winkel) zu den 3 Hybrid-Orbitalen, wodurch ein weiterer Substituent von oben oder auch von unten angreifen kann. Im Allgemeinen laufen SN1-Reaktionen daher nicht stereoselektiv ab. Ein Carbeniumion ist ein dreibindiger Kohlenstoff, der ein Elektronensextett besitzt. Nach der Anzahl der organischen Reste wird zwischen primären (+CH2R), sekundären (+CHR2) und tertiären Carbeniumionen (+CR3) unterschieden. Die Stabilität der Carbokationen nimmt durch so genannte I-Effekte und Hyperkonjugation mit der Anzahl der Reste von primär nach tertiär zu.

Carboniumionen hingegen kommen n​ur als theoretischer Zwischenzustand b​ei der SN2-Reaktionen vor. Hierbei w​ird das ehemalige Nucleophil d​es Kohlenstoffatoms d​urch einen Rückseitigen Angriff d​es neuen Nucleophils abgedrängt, wodurch dieses fünfbindige Carboniumion a​ls Zwischenzustand entsteht.

Literatur

Einzelnachweise
  1. Eintrag zu carbocation. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.C00817 – Version: 2.1.5.
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