甲𬭩离子
甲𬭩离子，又称甲烷正离子[2]，是一种碳阳离子，化学式 [CH
3(H
2)]+，由一个碳原子以共价键连接三个氢原子和一个氢分子而成，带+1电荷。它是一种超强酸和𬭩离子，也是最简单的碳𬭩离子。
| 甲𬭩离子 | |
|---|---|
| |
| |
| 英文名 | methanium |
| 别名 | 碳𬭩离子（有歧义，不推荐）[1] |
| 识别 | |
| CAS号 | 暂未分配 |
| PubChem | 21881157 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | PXOFOHGGCICFQD-UHFFFAOYSA-N |
| 性质 | |
| 化学式 | CH5 |
| 摩尔质量 | 17.05 g·mol−1 |
| 结构 | |
| 分子构型 | 三角双锥 |
| 相关物质 | |
| 相关化学品 | 共轭碱甲烷 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
甲𬭩离子可以在实验室中作为稀气体或作为超强酸中的稀释物种生产。 它于1950年首次制备，并于1952年由维克托·塔罗斯和助手安娜·康斯坦丁诺芙娜·鲁比莫夫发表。[3][4]它也在某些化学反应中作为反应中间体存在。
结构
甲𬭩离子可以看作是甲烯𬭩离子 CH+
3 的双氢配合物，含有三中心二电子键。H2分子中的键合电子对由构成三中心二电子键的两个氢原子和一个碳原子共享。[5]
H2 中的两个氢原子可以持续和在 CH+
3 离子中的三个氢原子交换位置（一种叫假旋转的构象变化，特别是贝里假旋转）。因此，甲𬭩离子是一种流变分子。它的交换能垒非常低，以至于在非常低的温度下也会发生。[6][7]
制备
甲𬭩离子可以由甲烷和超强酸（例如氟锑酸，为五氟化锑 SbF
5 的氢氟酸 HF 溶液）反应而成。[11]
在 270 Pa和环境温度下，甲烷阳离子 CH+
4会和电中性的甲烷反应，产生甲𬭩离子和甲基自由基：[12]
- CH+
4 + CH
4 → CH+
5 + CH•
3
反应
在低压（约 1 mmHg）和环境温度下，甲𬭩离子不和电中性的甲烷反应。[12]
参考资料
- ^ 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. （原始内容存档于2016-11-21） （英语）.
- ^ 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
- ^ V. L. Talrose and A. K. Lyubimova, Dokl. Akad. Nauk SSSR 86, 909-912 (1952) (In Russian: Тальрозе, В. Л., and А. К. Любимова. "Вторичные процессы в ионном источнике масс-спектрометра." ДАН СССР 86 (1952): 909-912)
- ^ Nikolaev, Eugene. Victor Talrose: an appreciation. Journal of Mass Spectrometry. 1998, 33 (6): 499–501. Bibcode:1998JMSp...33..499N. ISSN 1076-5174. doi:10.1002/(SICI)1096-9888(199806)33:6<499::AID-JMS684>3.0.CO;2-C.
- ^ Rasul, Golam; Prakash, G.K. Surya; Olah, George A. Comparative study of the hypercoordinate carbonium ions and their boron analogs: A challenge for spectroscopists. Chemical Physics Letters. 2011, 517 (1–3): 1–8. Bibcode:2011CPL...517....1R. doi:10.1016/j.cplett.2011.10.020.
- ^ Schreiner, Peter R.; Kim, Seung-Joon; Schaefer, Henry F.; von Ragué Schleyer, Paul. CH+
5: The never‐ending story or the final word?. Journal of Chemical Physics. 1993, 99 (5): 3716–3720. doi:10.1063/1.466147. - ^ Müller, Hendrik; Kutzelnigg, Werner; Noga, Jozef; Klopper, Wim. CH5+: The story goes on. An explicitly correlated coupled-cluster study. Journal of Chemical Physics. 1997, 106 (5): 1863. Bibcode:1997JChPh.106.1863M. doi:10.1063/1.473340.
- ^ 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+
5.. Science. 2005, 309 (5738): 1219–1222. Bibcode:2005Sci...309.1219A. PMID 15994376. S2CID 28745636. doi:10.1126/science.1113729. - ^ Huang, Xinchuan; McCoy, Anne B.; Bowman, Joel M.; Johnson, Lindsay M.; Savage, Chandra; Dong, Feng; Nesbitt, David J. Quantum deconstruction of the infrared spectrum of CH+
5.. Science. 2006, 311 (5757): 60–63 [2021-09-09]. Bibcode:2006Sci...311...60H. PMID 16400143. S2CID 26158108. doi:10.1126/science.1121166. （原始内容存档于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.