乙𬭩离子
在化学中,乙鎓离子或质子化乙烷,又稱乙烷正離子[1],是一种非常活潑的正离子,化学式為C
2H+
7。它可以視作一个乙烷分子(C
2H
6)和一个额外的质子(氢原子核),而这个质子使其具有+1电荷。
乙鎓离子是最简单的碳鎓离子之一(仅次于甲鎓離子CH+
5)。1960年,S. Wexler和N. Jesse首次发现它是一种稀薄的气体。[2]它很容易分解成乙烯鎓离子C
2H+
5和氢分子H
2。
生产
[编辑]乙鎓离子首次在稀薄的甲烷或乙烷气体里的放电所产生的离子中,通过红外光谱检测到。[2]
乙鎓离子也可以通过在低压(约2 mmHg)下用电子束照射含有痕量乙烷的甲烷生产。[3]电子束首先产生甲鎓离子和甲烯𬭩离子。甲鎓离子迅速将质子转移到乙烷:
- CH+
5 + C
2H
6 → CH
4 + C
2H+
7
在稍低的压力下将CH+
5、N
2OH+
或HCO+
注入到乙烷时也可以观察到这个反应。[4]
稳定性和反应
[编辑]在大约1 mmHg和30 °C下,乙鎓离子非常缓慢地解离成乙烯和H
2,跨越约10 kcal/mol的能垒。分解反應在92 ℃下快得多。[3][4]据称这個反應几乎是无热的,但由於有熵的增加,它有8 kcal/mol的自由能。[5]
结构
[编辑]根据推测,乙鎓离子像它的“不饱和”亲戚乙烯鎓离子和乙炔鎓离子C
2H+
3一样,(至少暂时)有一个质子同时与两个碳原子结合,而电荷在它们之间均匀分布,就如其他非经典离子一样。在“经典”结构中,电荷和额外的氢仅与其中一个原子结合,即甲基化的甲鎓离子。
早期计算已经预测这两种形式的能量应该比解离状态C
2H+
5 + H
2的低4至12 kcal/mol,而它们应该被一个带有微正电荷的能垒隔开。[2]Yeh等人(1989)进行的气态红外光谱表明两种形式都是稳定的。[2]桥接结构的能量最低,比经典结构低4至8 kcal/mol。[2]
參見
[编辑]參考文獻
[编辑]- ^ 中国化学会有机化合物命名审定委员会. 有机化合物命名原则 2017. 北京:科学出版社, 2018. ISBN 978-7-03-055295-2. p 11-12
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2H+
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7 and other ion-molecule reactions in methane containing traces of ethane". Canadian Journal of Chemistry, volume 53, pages 2268-2274. doi:10.1139/v75-318 - ^ 4.0 4.1 G. I. Mackay, H. I. Schiff, D. K. Bohme (1981), "A room-temperature study of the kinetics and energetics for the protonation of ethane" Canadian Journal of Chemistry, volume 59, issue 12,pages 1771-1778. doi:10.1139/v81-265
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