更新时间:2023-07-02 09:44
母体化合物甲鎓离子或写作CH5+是甲烷被超强酸质子化的产物。这种离子是存在于星际介质中的活性中间体,实验室里也可以在低温低浓度的气相中制备。这种离子被认为是CH3+碳正离子与一分子的氢的空轨道相互作用,并形成一个三中心二电子键。来自氢分子的两个氢原子能够与来自CH3+的三个氢原子不断交换位置,所以甲鎓离子被认为是流变分子。交换反应的能垒很低,甚至在绝对零度下也能发生。甲鎓离子的构象信息可通过红外光谱得到。
平面甲烷的红外光谱显示对称与不对称C-H键的伸缩振动在3000 cm−1附近,对称与不对称两键的弯曲振动在1400 cm−1附近。在CH5+的光谱中,在2800 – 3000 cm−1附近有三个不对称伸缩振动,在1300 cm−1有一个摇摆振动,在1100 - 1300 cm−1有一个的弯曲振动。
CH5+的分子结构模型
过酸性(superacids)的发现表明,通过一个足够弱的平衡离子(counterion),即使像甲烷(methane)一样惰性的分子也可以结合到一个额外的质子。甲烷过酸化(acidified)的产物CH5 曾经长时间困扰理论学家和光谱学家。氢原子似乎快速地互换了位置,以至不能形成稳定的几何结构和成键模型(bonding mode)。Asvany等人通过测量红外线引起的与CO2反应的方法得到了CH5 的振动光谱(vibrational spectrum)。模拟实验的结果得到一个结构。这个结构中,一个CH3的三角通过一个三个中心的(three-centered),两个电子(two -electron)的键结合到的H2片断(fragment)上。