5.17. Теория карбониевых ионов
Для объяснения фактов, наблюдаемых при галогенировании алканов, был предложен механизм, в основе которого лежит образование свободных радикалов — очень реакционноспособных короткоживущих нейтральных частиц, несущих неспаренный электрон. Были подробно рассмотрены доказательства этого механизма. На основании аналогичных доказательств было высказано предположение, что и другие реакции алканов (горение, крекинг) также протекают через стадию образования свободных радикалов.
В данном случае для объяснения различных фактов, наблюдавшихся при изучении химии алкенов, а также спиртов, алкилгалогенидов и многих
других типов органических соединений, было предложено существование реакционноспособной частицы другого типа: карбониевого иона — группы атомов, содержащих атом углерода только с шестью электронами. Карбониевые ионы делятся на первичные, вторичные и третичные в зависимости от того, какой атом углерода несет положительный заряд, например:
По той же причине, что и свободные радикалы, карбониевые ионы являются очень реакционноспособными частицами: они стремятся заполнить октет у атома углерода. В отличие от свободного радикала карбониевый ион имеет положительный заряд.
Карбониевые ионы трудно наблюдать непосредственно, поскольку они очень реакционноспособны, и, следовательно, период их жизни весьма мал. Спектральными методами были тщательно изучены устойчивые карбониевые ионы и обычные алкильные ионы карбония, стабилизованные особым окружением, и в настоящее время можно не сомневаться в их существовании. Тот факт, что они могут существовать даже в необычных условиях, еще больше укрепляет уверенность в том, что они существуют и играют важную роль в различных реакционных системах.
Объем данной книги не позволяет перечислить все факты, на которых основана теория карбониевых ионов, и показать, как эта теория объясняет факты. Теория карбониевых ионов имеет очень прочный фундамент. В общем виде она объясняет большое число фактов, относящихся к множеству различных реакций. В каждом конкретном случае можно предположить какое-то другое объяснение; но совокупность всех данных делает теорию карбониевых ионов одной из наиболее строго установленных теорий органической химии. В следующем разделе предлагается общепринятый механизм дегидратации спиртов, а в последующих главах на основе этой теории объясняются и другие экспериментальные факты.
