Carbocatión

catión tert-butilo, mostrando su geometría de carbo-hidratos, plana.

Un carbocatión es un átomo de carbono cargado positivamente. El átomo de carbono cargado en un carbocatión es un "sexteto", esto es, tiene sólo seis electrones en su capa de valencia, en vez de los ocho electrones de valencia que aseguran la estabilidad máxima de la regla del octeto. De ahí que los carbocationes sean frecuentemente muy reactivos, pues buscan completar el octeto de electrones de valencia, así como volver a conseguir una carga eléctrica neutra. Se podría asumir que un carbocatión tiene hibridación sp3 con un orbital sp3 dando la carga positiva. Sin embargo, la geometría y reactividad del carbocatión es más consecuente con una hibridación sp2.

Historia

La historia de los carbocationes se remonta a 1891, cuando G. Merling[2] mostraron convincentemente que era bromuro de tropilio (cicloheptatrienilio). Este ion estaba predicho como aromático por la regla de Hückel.

En 1902 se descubrió independientemente que el trifenilmetanol incoloro producía soluciones de un profundo color amarillo en ácido sulfúrico concentrado. Del mismo modo, el cloruro de trifenilmetilo formaba complejos anaranjados con cloruros de aluminio y estaño. En 1902, Adolf von Baeyer reconoció el carácter salino de los compuestos formados.

Ph3C—OH + H2SO4 Ph3C+HSO4 + H2O (Ph : sustituyente arilo)

Los carbocationes son intermediarios reactivos en muchas reacciones orgánicas. Esta idea, propuesta por primera vez por Julius Stiegliz en 1899 (On the Constitution of the Salts of Imido-Ethers and other Carbimide Derivatives; Am. Chem. J. 21, 101; ISSN 0096-4085) fue desarrollada posteriormente por Hans Meerwein en su estudio de 1922[3] de la transposición de Wagner-Meerwein. Se encontró que los carbocationes también estaban involucrados en la reacción SN1 y la reacción E1, y en reacciones de transposición tales como la transposición 1,3 de Whitmore. El ambiente químico era reacio a aceptar la noción de un carbocatión y, por un largo tiempo, el Journal de la American Chemical Society rechazó artículos que los mencionaban.

EL primer espectro NMR de un carbocatión estable en solución fue publicado por Doering y co.[5] al hacer reaccionar cloruro de norbornadienilo con tetrafluoroborato de plata en dióxido de azufre a -80 °C. El espectro NMR estableció que estaba puenteado de una forma no clásica (el primer ion no clásico estable observado).

En 1962, Olah observó directamente el carbocatión -butilo por resonancia magnética nuclear como una especie estable al disolver fluoruro de tert-butilo en ácido mágico. El NMR del catión norbornilo fue reportado por Schleyer y co.[7]

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