karbokationien

Karbocationen sind positiv geladene Kohlenstoffverbindungen, die häufig als reaktive Zwischenstufen in organischen Reaktionen auftreten. Das zentrale Kohlenstoffatom ist sp2-hybridisiert und besitzt ein freies leeres p-Orbital, wodurch die Struktur planare Trigonalität annimmt. Die positive Ladung entsteht durch Elektronenmangel, typischerweise infolge heterolytischer Spaltung einer Bindung oder dem Abgang einer Gruppe.

Die Stabilität von Carbocationen nimmt mit zunehmender Substitution zu: tertiäre > sekundäre > primäre Carbocationen. Zusätzlich können Carbocationen durch Resonanz stabilisiert werden, beispielsweise in Allyl- oder Benzylpositionen. Hyperkonjugation trägt ebenfalls zur Stabilität bei. Carbocationen können auch durch benachbarte O- oder N-Atome stabilisiert werden und entstehen in bestimmten Fällen als Oxokationen (Oxocarbenium-Ionen) in Reaktionen mit Carbonylverbindungen.

Carbocationen bilden sich in vielen Reaktionsklassen, insbesondere in SN1- und E1-Reaktionen, bei der Solvolyse, durch Protonierung von Alkenen (elektrophile Addition) sowie in Markovnikov-Additionen. Ihre Reaktivität zeigt sich durch Rearrangements, wie Hydride- oder Methyl-Umlagerungen (Wagner-Meerwein-Rearrangements), wodurch oft stabilere Zwischenformen entstehen.

Aufgrund ihrer hohen Reaktivität existieren Carbocationen in Lösung typischerweise nur kurzlebig; sie können jedoch durch Trapping-Experimente nachgewiesen werden. Sie sind zentrale Zwischenstufen in der organischen Synthese und erklären viele Produktverteilungen in säurekatalysierten Reaktionen.