甲鎓離子
甲鎓離子，又稱甲烷正離子[2]，是一種碳陽離子，化學式 [CH
3(H
2)]+，由一個碳原子以共價鍵連接三個氫原子和一個氫分子而成，帶+1電荷。它是一種超強酸和鎓離子，也是最簡單的碳鎓離子。
| 甲鎓離子 | |
|---|---|
| |
| |
| 英文名 | methanium |
| 別名 | 碳鎓離子（有歧義，不推薦）[1] |
| 識別 | |
| CAS號 | 暫未分配 |
| PubChem | 21881157 |
| SMILES |
|
| InChI |
|
| InChIKey | PXOFOHGGCICFQD-UHFFFAOYSA-N |
| 性質 | |
| 化學式 | CH5 |
| 摩爾質量 | 17.05 g·mol−1 |
| 結構 | |
| 分子構型 | 三角雙錐 |
| 相關物質 | |
| 相關化學品 | 共軛鹼甲烷 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
甲鎓離子可以在實驗室中作為稀氣體或作為超強酸中的稀釋物種生產。 它於1950年首次製備，並於1952年由維克托·塔羅斯和助手安娜·康斯坦丁諾芙娜·魯比莫夫發表。[3][4]它也在某些化學反應中作為反應中間體存在。
結構 編輯
甲鎓離子可以看作是甲烯鎓離子 CH+
3 的雙氫配合物，含有三中心二電子鍵。H2分子中的鍵合電子對由構成三中心二電子鍵的兩個氫原子和一個碳原子共享。[5]
H2 中的兩個氫原子可以持續和在 CH+
3 離子中的三個氫原子交換位置（一種叫假旋轉的構象變化，特別是貝里假旋轉）。因此，甲鎓離子是一種流變分子。它的交換能壘非常低，以至於在非常低的溫度下也會發生。[6][7]
製備 編輯
甲鎓離子可以由甲烷和超強酸（例如氟銻酸，為五氟化銻 SbF
5 的氫氟酸 HF 溶液）反應而成。[11]
在 270 Pa和環境溫度下，甲烷陽離子 CH+
4會和電中性的甲烷反應，產生甲鎓離子和甲基自由基：[12]
- CH+
4 + CH
4 → CH+
5 + CH•
3
反應 編輯
在低壓（約 1 mmHg）和環境溫度下，甲鎓離子不和電中性的甲烷反應。[12]
參考資料 編輯
- ^ Chemistry, International Union of Pure and Applied. carbonium ion. IUPAC Compendium of Chemical Terminology. IUPAC Compendium of Chemical Terminology (IUPAC). 2009 [27 November 2018]. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook.C00839. （原始內容存檔於2016-11-21） （英語）.
- ^ 中國化學會有機化合物命名審定委員會. 有機化合物命名原則 2017. 北京：科學出版社, 2018. ISBN 978-7-03-055295-2. p 11-12
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- ^ White, Edmund T.; Tang, Jian; Oka, Takeshi. CH+
5: The infrared spectrum observed. Science. 1999, 284 (5411): 135–7. Bibcode:1999Sci...284..135W. PMID 10102811. doi:10.1126/science.284.5411.135. - ^ Oskar Asvany, Padma Kumar P; Redlich, Britta; Hegemann, Ilka; Schlemmer, Stephan; Marx, Dominik. Understanding the infrared spectrum of bare CH+
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5.. Science. 2006, 311 (5757): 60–63 [2021-09-09]. Bibcode:2006Sci...311...60H. PMID 16400143. S2CID 26158108. doi:10.1126/science.1121166. （原始內容存檔於2021-09-09）. - ^ Sommer, J.; Jost, R. Carbenium and carbonium ions in liquid- and solid-superacid-catalyzed activation of small alkanes (PDF). Pure and Applied Chemistry. 2000, 72 (12): 2309–2318. S2CID 46627813. doi:10.1351/pac200072122309.
- ^ 12.0 12.1 Field, F. H.; Munson, M. S. B. Reactions of gaseous ions. XIV. Mass spectrometric studies of methane at pressures to 2 Torr. Journal of the American Chemical Society. 1965, 87 (15): 3289–3294. doi:10.1021/ja01093a001.