碳负离子及其稳定性—有机反应机理系列52

碳负离子指的是含有一个连有三个基团，并且带有一对孤对电子的碳，其有两种杂化形式：sp²杂化和sp³杂化，但多数场合取sp³杂化。

1 碳负离子稳定性

影响碳负离子稳定因素主要包括诱导效应、共振效应、杂化效应、位阻效应。

（1）诱导效应

碳负离子与吸电子基团相连，如NO₂、COOEt等，稳定性增加，因为吸电基的诱导效应使负电荷得到分散，碳负离子就越稳定。与之相反，与碳负离子相连的供电基团越多，则稳定性降低。比如稳定性CH₃^- > CH₃CH₂^- >(CH₃)₂CH^- > (CH₃)₃C^-。

（2）共振效应

碳负离子与不饱合体系，如CH=CH₂，Ar等相连时，稳定性增加，因为碳负离子可以与不饱和体系形成p-π共轭，进而将负电荷分散到整个共轭体系中（共振效应）。如下图所示，负电荷与CH=CH₂以及苯环的共振。

（3）杂化效应

当碳负离子从sp3到sp2到sp，碳负离子稳定性逐渐增加。这是因为轨道的s特征越大，导致负电荷更紧密的保持在原子核（正电）周围，所以碳负离子更稳定。

（4）位阻效应

多数碳负离子取sp³杂化，取代基之间较为拥挤，与碳正离子的稳定性相反，随着碳负离子的取代基体积变大，分子内张力增加，稳定性降低。当然也有例外，如与碳负离子相连的苯环增加时，虽然分子内张力增加了，但苯环与碳负离子之间的共振效应对于碳负离子稳定性的贡献要大于位阻效应，所以苯环接的越多稳定性越高。