二十世纪中叶，十多年来，化学家们一直在争论“碳正离子”——带正电荷碳原子的分子——到底是什么样子。那个世纪初的“经典观点”指出，这些分子中的碳承载电荷；“非经典观点”认为电荷也可以被附近的其他原子分享。理论和实验最终都证明了非经典碳正离子的存在，争论逐渐消失。大多数化学家认为，即使这些结构存在，它们也没有实际意义。

      现在，加州大学洛杉矶分校的研究人员发现了一种化学反应——这种反应有朝一日可能被用来将石油加工成有用的化合物——其中非经典碳正离子起着关键作用。该结果发表于7月27日的《科学》杂志上，强调了非经典阳离子的重要性——电子比质子少的离子，因此被称为正电荷。这项发现还提供了一种处理烷烃的新反应，烷烃是甲烷和丙烷气体中发现的化学物质，众所周知难以转化成其他产品。

      加州大学洛杉矶分校化学和生物化学助理教授、该项研究的资深作者Hosea Nelson说:“这种反应有很大的实际潜力，也有惊人的化学反应。”

      这项新研究的合著者、加州大学洛杉矶分校的有机化学教授Saul Winstein(Winstein是加州大学洛杉矶分校的教授，也是非经典离子概念的冠军。)与Kendall Houk表示：“现在我们已经证明了这些物种在解释反应性和选择性方面的重要性。”加州大学洛杉矶分校物理科学系主任、化学和生物化学教授Miguel García-Garibay称通过他的研究工作，加州大学洛杉矶分校成为研究碳阳离子的一流大学。

      Nelson的实验室致力于开发新的化学反应，这些反应在制造药物和处理不想要的废物方面有实际用途。

      Nelson说:“我们的目标是从炼油厂中提取烟囱垃圾，并将其转化为药品。”。他表示，这类废物中的烷烃构成了一个特殊的问题，因为它们在化学上非常稳定。这意味着很难分解将这些分子间的结合键。

      然而，去年，Nelson和他的同事们发现了一种化学反应，这种反应似乎有效地将烷烃转化为一种化学上更有用的副产品。Nelson称：“这是一个非常强有力的反应，但是我们无法解释它是如何或为什么起作用的，”他表示他将和Houk联手探索其原因及机理。

      当研究人员们用现代计算方法进一步分析反应时，他们发现反应涉及非经典碳正离子的形成。

      Nelson说:“这是一个令人惊讶的基本发现。与此同时还引入了许多其他问题，我们认为这些反应的非经典性将允许我们打破化学合成的许多规则来发展新型反应。”

      由于电荷在多个原子间共享——非经典模型——分子有更大的灵活性来进行各种各样的反应，包括分解烷烃的强键所需的反应。只有通过观察分子动力学的反应，即随着反应的发生，随着原子的运动，这些反应才能被理解。

      “通过分子动力学模拟，我们开发了一种全新的思考反应的方法，”Houk说。

      目前，烷烃并没有直接转化为药物，而是转化为其他可能有助于处理药物分子的化学物质。Nelson怀疑这种反应也有助于分解一些不可生物降解塑料中的长链烷烃分子。他的团队正在更详细地研究这两种应用。