Karbokationerna

Karbokationerna, eller karbokationer, är molekyler där kolatom bär positiv laddning. De är vanligtvis plan-spridda sp2-hybridiserade centrala enheter med ett tomt p-orbital, vilket gör dem extremt reaktiva och ofta kortlivade. Den tomma orbitalen möjliggör snabb delokalisation av laddningen genom hyperkonjugation eller resonans när ett närliggande pi-system eller heteroatom är närvarande.

Stabilitet hos karbokationer följer generella principer som hyperkonjugation och resonans. Primära karbokationer är mycket instabila om de saknar resonans, medan sekundära och särskilt tertiära karbokationer är mer stabila på grund av ökad hyperkonjugation. Karbokationer som kan resonera med ett intakt pi-system eller med aromatiska eller benzyla/allyla grupper är ofta betydligt mer stabila än motsvarande alkylar-typer. Benylla och allyla karbokationer uppvisar särskild stabilitet tack vare effektiv delokalisation.

Formation och reaktioner sker ofta i samband med elektrofila tillsatser eller eliminationsreaktioner. SN1- och E1-reaktioner involverar bildandet av en karbokation som kan fånga en nukleofil eller avlägsnas som produkt. Reaktionerna drivs ofta av bildandet av en mer stabil karbokation via hydride- eller alkylomvandlingar (Wagner–Meerwein-omarrangeringar).

Vissa specialfall kräver diskussion: cyclopropylcarbinyl- och norbornylkarbokationer uppvisar betydande delokalisation som kan ge icke-traditionella eller icke-lokala strukturer (icke-klassiska karbokationer).

I praktiken observeras karbokationer sällan som isolerade intermediärer, utan studeras genom nedbrytning, fällning av nukleofiler, eller teoretiska/ spektroskopiska metoder. De utgör centrala byggstenar i organiska synteser och mekaniska analyser.