综述：从供体取代基到弱配位碳负离子的碳负离子化学新思考

这篇综述颠覆了碳负离子（carbanions）作为传统亲核试剂和强碱的认知，系统阐述了其作为两性试剂（ambiphiles）、强给电子基团（EDGs）及弱配位阴离子（WCAs）的创新应用，为新型合成方法学、催化体系及试剂设计提供了突破性视角。

　　

Abstract

碳负离子化合物因其碳中心的高负电荷特性展现出独特的反应模式，成为化学合成中不可替代的工具。传统上，它们被广泛应用于挑战性金属化反应和C–C键构筑，但其强反应活性和对空气/水分的敏感性长期限制着应用边界。最新研究揭示了碳负离子超越常规角色的多重潜力——通过分子设计策略，它们可转化为与胺类等电子结构的给电子基团、兼具亲电/亲核特性的两性试剂，乃至弱配位阴离子体系。

碳负离子的非经典角色

电子供体功能：通过精确调控取代基（如膦酰基、硅基），碳负离子可模拟胺类（NR₃
）的给电子能力，在光电材料中实现能级调控。例如，三芳甲基碳负离子（[CAr₃
]^?
）的HOMO能级接近-2.5 eV，优于传统膦配体（如PPh₃
）。

两性反应模式：α-杂原子取代的碳负离子（如α-硼基型）通过空p轨道（B）与孤对电子（C^?
）的协同作用，可同时参与亲核加成和路易斯酸活化，在交叉偶联反应中实现“一锅双功能”催化。

弱配位阴离子突破：体积位阻工程使碳负离子（如[Al(OR)₄
]^?
类似物）成为弱配位阴离子（WCAs），稳定高活性阳离子中间体。全氟芳基碳负离子（[C₆
F₅
]^?
）在Ziegler-Natta催化体系中可替代传统[BF₄
]^?
，提升烯烃聚合效率。

应用前沿

合成方法学：碳负离子介导的C–H键活化不再依赖强碱条件，如螯合辅助的苯环去质子化可在pH 7-9完成。

催化体系革新：手性碳负离子配体（如BINOL衍生物）在不对称氢化中实现>99% ee，其立体控制能力源自刚性骨架和动态配位平衡。

材料化学：碳负离子掺杂的共轭聚合物（如聚芴）显著提升载流子迁移率（μ>10 cm²
V^?1
s^?1
），为柔性电子器件提供新基质。

挑战与展望

尽管取得进展，碳负离子的空气稳定性（t_1/2
<30 min）仍是应用瓶颈。未来需开发原位生成技术或惰性基质封装策略，同时探索其在生物正交化学（如¹⁹
F MRI探针）中的潜力。