En 65438-0956, Euler emigró a Canadá y trabajó como investigador químico senior en Dow Chemical Company. Tras emigrar a Estados Unidos en 1957, continuó trabajando en la empresa hasta 1964. Los primeros trabajos de Euler sobre los carbocationes se completaron durante este período. De 1965 a 1977, Euler fue profesor en la Universidad Case Western. Desde 1977 es profesor en la Universidad del Sur de California. Es uno de los fundadores del Instituto Locker de Hidrocarburos de la escuela y actualmente es el director del instituto.
La química de los carbocationes es una parte muy importante de la química orgánica. Ya a principios de este siglo, Norris y Kehrmann descubrieron que el Ph3COH se mezclaba con ácido sulfúrico concentrado para obtener un producto de color amarillo oscuro. Aunque se ha descubierto que algunos compuestos colorantes orgánicos carbocatiónicos son estables durante largos períodos de tiempo, faltan métodos de observación directa para los intermediarios reactivos carbocatiónicos generales. Hasta 1922, cuando Hans Maier estudiaba la reordenación de Wagner del clorhidrato de canfeno, descubrió que la velocidad de reacción se aceleraba a medida que aumentaba la polaridad del disolvente. Los ácidos de Lewis pueden catalizar y acelerar reacciones. Creía que el mecanismo de la reacción de isomerización no era la reordenación de los iones Cl, sino la reordenación de los intermediarios activos de iones positivos. Esto dio lugar al concepto de intermediarios reactivos con carbocationes.
A finales del siglo XX, la investigación de los británicos Ingold y Hughes sobre el mecanismo de reacción de SN1 y E1 aclaró aún más la importancia de los intermedios activos de carbocatión en las reacciones orgánicas.
Después de que Whittemore en los Estados Unidos realizara una serie de estudios sobre el carbocatión en la década de 1930, la gente comenzó a creer en general que el carbocatión era un intermediario activo muy inestable (que existe por muy poco tiempo). observarlo directamente experimentalmente. En las décadas de 1940 y 1950, muchos químicos investigaron mucho sobre la estereoquímica, la cinética de reacción y el análisis de productos de intermedios activos de carbocatión. El concepto de intermediarios activos de carbocatión maduró gradualmente, pero aún no se observaban métodos experimentales. La razón principal es que, en condiciones generales de reacción orgánica, el tiempo de existencia del carbocatión es muy corto (10 ~ 10 s). A principios de la década de 1960, Euler y sus colegas encontraron las condiciones para la existencia estable a largo plazo del carbocatión y detectaron directamente su existencia mediante resonancia magnética nuclear, confirmando así la existencia del carbocatión más allá de toda duda. Este descubrimiento abre un nuevo campo para la posterior dirección de investigación del carbocatión y la investigación y aplicación de la reactividad de los hidrocarburos.
En 1962, Euler y sus colegas disolvieron (CH3)3CF en exceso de medio superácido (SbF5) y luego utilizaron HNMR para detectar la presencia del catión terc-butilo 1: (CH3)3C- F SbF5(CH3 )3CSbF6.
Se puede observar en el espectro de resonancia magnética nuclear del hidrógeno que el producto tiene un solo pico. El fluoruro de terc-butilo reactivo desaparece completamente en el doble pico de δ1,5 ppm (resultado del acoplamiento de flúor e hidrógeno, JHF = 20 Hz). La vibración de los protones del grupo metilo se mueve hacia abajo a 4,3 ppm, lo que muestra un fuerte efecto de protección. Posteriormente, Euler determinó además que el desplazamiento químico del carbono terciario era de 335,2 ppm mediante C NMR. Esto es casi 300 ppm menos que el desplazamiento químico de los carbonos terciarios ordinarios. Los desplazamientos químicos de los átomos de carbono en campos magnéticos tan bajos nunca se habían informado en ese momento. Este fuerte efecto de desenmascaramiento aparentemente es causado por la carga positiva del carbono terciario y el cambio del carbono terciario de un orbital hibridado sp a un orbital hibridado sp. Este resultado experimental demuestra claramente que lo que se observa es un carbocatión de terc-butilo. Hasta ahora, después de una larga y frustrante exploración, finalmente se han obtenido carbocationes estables de larga vida en medios superácidos.
El descubrimiento de Euler sorprendió a casi todos los químicos orgánicos teóricos. Una vez recordó el Noveno Congreso sobre Mecanismos de Reacción Orgánica celebrado en Nueva York en 1962. Al informar sobre los resultados anteriores, señaló: "Muchos químicos no podían creer que los carbocationes pudieran existir durante mucho tiempo en los superácidos y que pudieran detectarse mediante resonancia magnética nuclear, especialmente Sauer Wensch, el representante autorizado de la investigación sobre carbocationes en la Universidad de Braunschweig". aquella vez Tyne y Herbert Brown (el premio Nobel de Química de 1979) le dijeron en privado: "Debes haber cometido un error en el experimento, porque los carbocationes no pueden existir en los superácidos de manera tan simple".
I No sé si esto fue una coincidencia de la historia o del destino, pero también fue en 1962 cuando Herbert Brown tuvo un debate de alto perfil con Sauer Weinstein. Brown propuso la teoría de la fórmula molecular clásica del carbocatión norbornilo. Esta teoría es diferente de la teoría no clásica del carbocatión norbornilo propuesta por Winstein en 1949. Debido a la primera observación directa del carbocatión por parte de Euler mediante resonancia magnética nuclear, y su posterior investigación a largo plazo sobre el carbocatión, estuvo profundamente involucrado en el debate sobre si el norbornilo carbocatión existía en una forma clásica o no clásica, y gradualmente se convirtió en. una figura representativa entre los defensores de los carbocationes no clásicos. Este debate se considera el debate más grande y extenso en la historia de la química orgánica.
Winstein estudió la solvólisis de derivados de 2-norbornilo en 1949 y descubrió que la velocidad de reacción depende de la posición del grupo saliente en la posición exo o endo:
Winstein creía que The La razón por la cual la velocidad de solvólisis (kexo) del isómero extraño 2 es más rápida que la del 3 es que los grupos adyacentes del enlace c 1-C6σ participan, formando así un carbocatión de norbornilo no clásico y acelerando su reacción;
La mayoría de los químicos orgánicos han aceptado el concepto de carbocationes no clásicos de Weinstein. En 1962, Brown expresó su desacuerdo. Él cree que la diferencia entre kexo y kendo no se debe a que el isómero exo reacciona particularmente rápido, como dijo Winstein, sino a que el isómero endo reacciona muy lentamente debido al impedimento estérico del grupo saliente. Su explicación es que el carbocatión norbornilo no existe en una forma no clásica sino en una forma clásica, sino en una forma de equilibrio rápido:
Winstein y Brown sólo utilizaron análisis de productos y estereoquímica, etc. Los intermedios activos del carbocatión norbornilo se estudiaron mediante métodos indirectos pero no pudieron confirmarse directamente mediante métodos experimentales. Euler utilizó tres métodos diferentes para preparar el carbocatión de norbornilo y luego realizó un estudio detallado de su estructura mediante resonancia magnética nuclear a baja temperatura, que proporcionó evidencia rica y directa de la existencia de un carbocatión de norbornilo no clásico. Posteriormente, Euler confirmó completamente la existencia de iones de carbocatión norbornilo no clásicos utilizando otros espectros como el infrarrojo, Raman y ESCA. Por tanto, se convirtió en una figura representativa entre los defensores de los carbocationes no clásicos.
En su discurso del Premio Nobel, Euler citó de manera interesante las palabras de Georg von Bexy (ganador del Premio Nobel de Medicina en 1961): "Cuando se trata de errores, una persona debe tener varios amigos, ellos tomarán la decisión Es hora de comprobar tu diseño experimental y tus resultados. Un mejor enfoque es tener algunos enemigos porque los enemigos harán todo lo posible para encontrar todos tus errores dimensionales sin que tengas que pagar nada a cambio. muchos de ellos, y lo peor es que esos enemigos pronto se convertirán en tus amigos, reduciendo así su ayuda. Todo el mundo debería tener algunos enemigos tan buenos ”
Euler vs. Carbon Positive. de iones no radica sólo en experimentos, sino que, lo que es más importante, en 1972 propuso un nuevo concepto de sistema de carbocatión. Según este nuevo concepto, todos los carbocationes se pueden dividir en dos categorías: la primera categoría son los carbocationes de tres coordenadas. La órbita híbrida del átomo de carbono con sp como centro se llama carbocatión, comúnmente conocido como carbocatión clásico como el CH3; El segundo carbocatión de cinco coordenadas (o de coordinación superior) se llama carbocatión, y algunas personas lo llaman carbocatión no clásico. El segundo tipo de carbocatión no puede explicarse mediante la teoría del enlace de dos electrones y dos centros, pero sí puede explicarse mediante la teoría de dos electrones de tres centros (o multicentro), en la que el número de coordinación del átomo de carbono en la posición del enlace del puente es más alta que la valencia habitual, como ch Número de claves.
Lo anterior es sólo el trabajo básico inicial de Euler sobre los carbocationes, que es también la razón principal por la que ganó el Premio Nobel en 1994. Además, Euler también utilizó ampliamente iones superácidos-carbenio para estudiar nuevas reacciones de hidrocarburos, abriendo nuevos campos para muchas reacciones orgánicas en medios superácidos. Especialmente en la química de los alcanos, la mayoría de los alcanos solían quemarse (combustible), pero en el medio superácido de Euler pueden ocurrir reacciones como oxidación, halogenación y nitración, con buen rendimiento y selectividad, y de gran valor práctico. Ha realizado destacadas contribuciones en los campos de los mecanismos de reacción orgánica, métodos de síntesis y reactivos sintéticos. Euler publicó más de 1.000 artículos, 100 patentes y 15 monografías.