分子結構與官能團

伯、仲、叔、季碳

/ TUR-shee-air-ee; KWAH-tur-nair-ee /

分子裡的碳並非都一樣——有些待在末端、碳鄰居很少,有些埋在中間、被其他碳團團圍住。化學家根據一個碳被多少碳鄰居圍繞,給它定一個級別:伯、仲、叔或季。這個小小的分類,結果能預測分子如何反應的許多方面。

規則很簡單,就是數一數與所討論的那個碳直接相連的其他碳有幾個。伯碳(1°)連著一個其他碳;仲碳(2°)連著兩個;叔碳(3°)連著三個;季碳(4°)連著四個其他碳。(一個不與任何其他碳相連的碳,如甲烷裡的碳,有時叫甲基碳或零級。)同樣的標籤可以延伸到連在那個碳上的東西:連在 2° 碳上的羥基是仲醇,連在 3° 碳上的鹵素是叔鹵代烷。注意季碳有四個碳鄰居,因此它自身完全沒有氫。

為什麼要費這個事?因為這種取代程度支配著整個有機化學中的反應活性。碳正離子和自由基的取代程度越高就越穩定,所以叔中心傾向於走 SN1 和 E1 途徑,而伯中心傾向於走 SN2;叔碳或季碳周圍的空間擁擠會擋住背面進攻。季碳由於沒有 H,無法發生需要那個碳上有氫的反應(比如它永遠不可能變成羰基)。判斷一個反應性碳是 1°、2° 還是 3°,往往是化學家在預測反應結果時做的第一件事。

在 2-甲基丁烷 (CH3)2CHCH2CH3 中:三個 CH3 碳是伯碳,CH2 是仲碳,中心的 CH(連著三個碳)是叔碳。在新戊烷 C(CH3)4 中,中心碳連著四個碳——是季碳,自身沒有氫。

數碳鄰居:1、2、3、4 個分別對應伯、仲、叔、季。

只數碳鄰居,不數氫或其他原子。季碳有四個碳鄰居、零個氫,所以它無法進行任何需要那個碳上有氫的反應。

又稱
1°, 2°, 3°, 4° carbondegree of a carbon碳的级数一级、二级、三级、四级碳