Ковалентните връзки са представени от ненаситени органични съединения, съдържащи двойни и тройни химични връзки. Да се \u200b\u200bопише естеството на ненаситените съединения, l.poling въвежда концепциите за сигма- и π-облигации, хибридизация атомни орбитали.

Хибридизацията на полиране за два S- и две електрона на рН се оставят да обяснят посоката на химични връзки, по-специално тетраедрата конфигурация на метан. За да се обясни структурата на етилен от четири еквивалентни SP3 електрона на въглеродния атом, е необходимо да се идентифицира един P-електрон за образуването на допълнителна връзка, наречена π-комуникация. В този случай трите останали SP2-хибридни орбита са разположени в равнина под ъгъл от 120 ° и образуват основни връзки, например плоска молекула на етилен.

В случай на ацетиленова молекула в хибридизация (чрез поляне) участват само един S- и един P-Orbital, докато се образуват два SP-орбитала, разположени под ъгъл от 180 ° и насочени към противоположни страни. Две "чисти" р-орбитални въглеродни атоми са двойно припокриване на междудепенналните равнини, образувайки две π-връзки на линейната ацетиленова молекула.

Възгледите на Л. Ползинг бяха отразени в книгата му "Естеството на химическите комуникации, в продължение на много години, които станаха бюрокрация на химика. През 1954 г. L. polying е награден с Нобелова награда за химията с формулировката "за изследване на естеството на химическата връзка и нейното прилагане за структурата на опозицията на сложни съединения."

Въпреки това, физическото значение на селективната хибридизация на атомните орбитали остава неясна, хибридизацията е алгебрична трансформация, която физическата реалност не може да бъде приписана.

Линус Паулон се опита да подобри описанието на химическата връзка, да елиминира електронността на хибридизацията на орбитала в молекулите на ненаситените съединения и създаването на теория на извитата химическа връзка. В доклада си за симпозиума върху теоретичната органична химия, посветена на паметта на Kekule (Лондон, септември 1958 г.), L. Polying предложи нов начин за описване на двойна връзка като комбинация от две еднакви извити химически връзки и тройни връзки - три извити химически връзки. По този

симпозиумът L. Polying твърди с всички категорични:

Може да има химици, които вярват, че изключително важна иновация ... описание на σ, π- описания за двойни или тройни съединителни и конюгатни системи вместо описание с помощта на извити връзки. Съпровеждам, че σ, π- описанието е по-малко задоволително от описанието с помощта на извити връзки, че тази иновация е само преминаване и скоро ще отхвърли.

В нова теория Polneg всички свързващи електрони стават еквивалентни и еквивалентни от линията, свързваща ядрото на молекулата. Теорията на извитата химическа връзка на Polneg е взела предвид статистическата интерпретация на вълновата функция на М. Роден, електронната корелация на електроните. Появи се физическият смисъл - естеството на химическата връзка се определя изцяло от електрическото взаимодействие на ядрените и електроните. Колкото по-големи са свързващите електрони, толкова по-малко междуверсителното разстояние и по-силната химична връзка между въглеродните атоми.

Три централни химически комуникации

По-нататъшното развитие на идеите за химическата облигация даде американска физикохимия на U. Lipskomb, която развива теорията за дву електронни трицентрични връзки и топологична теория, позволяваща структурата на някои от някои от някои боронски хидрид (Бороновод).

Електронните пари в три центрирани химически връзки стават общи за три ядрени атома. В най-простия представител на трицентричната химическа връзка - молекулярният йон на водород H3 + електронната двойка държи три протони в цялото цяло.

Четири единични ковалентни функции работят в гмурканата молекула b-H комуникация и две двуколни трицентрични връзки. Разстоянието между идентичността в единична ковалентна връзка е 1.19 Å, докато подобно разстояние в триточния B-H-B е 1.31 Å. Ъгълът на три центъра BHB (φ) е 830. Комбинацията от две трицентни връзки в молекулата Dieboy позволява на ядрото на борените атоми на разстояние от db-b \u003d 2 · 1.31 · sin φ / 2 \u003d 1.736 Å. Ядрото на свързващите водородни атоми се отстранява от равнината, в която са разположени четири единични ковалентни връзки, на разстояние h \u003d 1.31 · cos φ / 2 \u003d 0.981 Å.

Три ценни връзки могат да бъдат реализирани не само в триъгълника на два боренски атома и един водороден атом, но и между трите борни атома, например, в рамки борокери (Pentboran - B 5H 9, декември - B 10H 4 и т.н. .). В тези структури има конвенционален (терминал) и включени в трицентричните облигации (мостови) водородни атоми и триъгълници от борните атоми.

Наличието на боранци с техните двудолни трицентрични връзки с "булчинските" водородни атоми нарушиха каноничното доктрина за валентност. Водородният атом, който преди това е считал за стандартен моновалентен елемент, се оказа, че е свързан със същите връзки с два борни атома и става формално двувалентен елемент. Работите на U. Lilipsm за дешифриране на структурата на Бораганов разшири идеите за химическата връзка. Нобеловата комисия почиташе Уилям Нана Липовски награда по химия за 1976 г. с формулировката "за изучаване на структурата на борите (боровидрит), изясняване на проблемите на химическите облигации).

Многоцентрични химически комуникации

През 1951 г., t.kili и p.poson неочаквано със синтез на дициклопентадинил получиха напълно ново железно-органично съединение. Получаването на неизвестно по-рано единствено стабилно жълто-оранжево кристално съединение от желязо незабавно привлече вниманието.

E. Fisher и D. Yuilinson, независимо един от друг, монтираха структурата на новото съединение - два пръстена на циклопентадинил са разположени паралелно, слоеве или под формата на "сандвич" с железен атом, разположен между тях в центъра (Фиг. 8). Името "Ferrocene" е предложено от R. Woodvord (или по-скоро служител на неговата група D.Watch). Той отразява присъствието в съединението от железен атом и десет въглеродни атома (ZEHN - TEN).

Всички десет облигации (C-FE) в фероцена молекулата са еквивалентни, стойността на междуотделята разстояние Fe - C - 2.04 Å. Всички въглеродни атоми в фероценовата молекула са структурно и химически еквивалентни, всяка дължина c-C комуникация 1.40 - 1.41 Å (за сравнение, в бензол C-C 1.39 Å дължина на комуникацията). Около железен атом се появява 36-електронна обвивка.

През 1973 г. Ernst Otto Fisher и Jeffrey Wilkinson получиха Нобелова награда в химията с формулировката "за иновативната, независимо работа, в областта на органометалните, така наречените сандвич съединения." Indarb Lindquist, член на шведската кралска академия на науките, в речта си при представянето на лауреатите, каза, че "откриването и доказателството за новите принципи на взаимоотношенията и структурите, налични в сандвичките, са значително постижение, практическото значение понастоящем е невъзможно да се предскаже. "

Понастоящем са получени дициклопентадинилни производни на много метали. Дериватите на преходните метали имат една и съща структура и същата природа на комуникацията като фероцена. Лантаноидите не са сандвич структура, но следователно се създава дизайн, който прилича на три-блестяща звезда [LA, CE, PR атоми, следователно е създадена, затова петнадесет центрирани химически комуникации.

Скоро след като фероцен е получен от дибензолч. Според същата схема, Dibenzestumolybdenum и Dibenzevalvanady]. Във всички връзки на този клас металните атоми държат два шестстранни пръстена в едно цяло. Всички 12 връзки метал-въглерод в тези съединения са идентични.

Също така се синтезира уран [BIS (циклоктутен) уран], в който уранът атом запазва два осми пръстена. Всички 16 връзки на уран-въглерод в уран са идентични. Уран се получава чрез взаимодействие на UCL 4 със смес от циклоктутатетра и калий в тетрахидрофуран с минус 300 ° С.

Прости (единични) връзки връзки в биоорганични съединения.

Ковалентна връзка. Множество комуникации. Неполярна връзка. Полярната комуникация.

Валентни електрони. Хибриден (хибридизиран) орбитал. Дължина Комуникация

Ключови думи.

Характеристики на химични връзки в биоорганични съединения

Ароматен

Лекция 1.

Конюгирани системи: Acyclic и Cyclic.

1. Характеристики на химични връзки в биоорганични съединения. Хибридизация на въглероден атом орбитал.

2. Класификация на конюгираните системи: Acyclic и Cyclic.

3 вида сдвояване: π, π и π, p

4. Критерии за стабилност на конюгиращите системи - "Енергия на сдвояването" "" "'' '' '

5. Acyclic (нециклични) конюгатни системи, типове сдвояване. Основни представители (алкадианци, ненаситени карбоксилни киселини, витамин А, каротин, Licopene).

6. Циклични конюгирани системи. Ароматни критерии. Правило на Hyukkel. Ролята на π - π-, π-ρ-конюгация при образуването на ароматни системи.

7. Кароматични ароматни съединения: (бензен, нафтален, антрацен, фенантен, фенол, анилин, бензоена киселина) - структура, образуване на ароматна система.

8. Хетероциклични ароматни съединения (пиридин, пиримидин, пиролер, пурин, имидазол, фуран, тиофен) - структура, характеристики на образуването на ароматна система. Хибридизация на електронни орбитали на азотен атом при образуването на пет и шестчленени хетероароматни съединения.

9. Медицинското и биологичното значение на естествените съединения, съдържащи конюгирани свързващи системи и ароматни.

Началното ниво на знание за усвояване на темата (курс на училищния химия):

Електронни конфигурации на елементи (въглерод, кислород, азот, водород, сярна. Халогени), концепция''orbital '', хибридизация на орбиталната и пространствена ориентация на елементи орбитали от елементи 2 периода, видове химически връзки, характеристики на образуването на ковалент \\ t σ - и π - връзки, промяна на електрическите елементи в периода и група, класификация и принципи на номенклатурата на органични съединения.

Органичните молекули се образуват от ковалентни връзки. Ковалентните облигации възникват между двете ядрени атоми поради общата (обща) двойка електрони. Този метод се отнася до механизма за обмен. Образувани неполярни и полярни връзки.

Неполярни връзки Характеризиращ се с симетрично разпределение на електронната плътност между два атома, които тази връзка се свързва.

Полярните връзки се характеризират с асиметрично (неравномерно) разпределение на електронната плътност, неговото изместване се случва към по-електрифициращ атом.

Електрическа серия (намалена)

А) елементи: f\u003e o\u003e n\u003e c1\u003e br\u003e i ~~ s\u003e c\u003e h

B) Въглероден атом: С (SP)\u003e С (SP2)\u003e С (SP 3)

Ковалентните облигации са два вида: Sigma (σ) и PI (π).

При органични молекули на Sigma (σ) комуникациите се образуват от електрони, разположени на хибридни (хибридизирани) орбитали, електронната плътност се намира между атомите върху конвенционалната линия на тяхното свързване.

π - При припокриване на две не споменати P-орбитали се срещат връзката (Pi-Owls). Основните оси на тях са разположени успоредно един на друг и перпендикулярно на линията σ-конкуренция. Комбинацията от σ и π - облигации се нарича двойна (многократна) връзка, състои се от две двойки електрони. Тройната връзка се състои от три двойки електрони - един σ - и две π-средство. (В биоорганични съединения е изключително рядко).

σ - комуникациите участват в образуването на скелета на молекулата, те са основните и π - Комуникациите могат да се разглеждат като допълнителни, но оразмеряване на специални химични свойства.

1.2. Хибридизация на орбиталния въглерод атом 6 s

Електронна конфигурация на неодобченото състояние на въглероден атом

той се изразява чрез разпределение на електрони 1S 2 2S 2 2g2.

В същото време, в биоорганични съединения, както и в повечето неорганични вещества въглеродният атом има валентност, равна на четири.

Има преход от един от 2-те електрона към свободния 2P орбитал. Развълнуваните състояния на въглеродния атом се появяват, създавайки възможността за формиране на три хибридни състояния, определени като SP 3, със SP 2, със SP.

Хибридният орбитал има характеристики, които са различни от "tidy'ys s, p, d- орбитали и" смес "" "" два или повече вида несподелени орбитални \\ t.

Хибридните орбитали са особени за атоми само в молекули.

Концепцията за хибридизация е въведена през 1931 г. L.poling, лауреат на Нобелова награда.

Помислете за местоположението в пространството на хибридни орбитали.

С s p 3 --- ----

В възбуденото състояние се образуват 4 еквивалентни хибридни орбитали. Подреждането на облигациите съответства на посоката на централните ъгли на правилния тетраедър, стойността на ъгъла между двете всички връзки е 109 0 28 ,.

В алкините и техните производни (алкохоли, халогени, амини) във всички въглеродни атоми, кислород, азот са разположени в същото хибридно SP 3 желание. Въглеродният атом образува четири, азотен атом три, два ковалентен кислороден атом σ - Комуникация. Около тези връзки е възможно свободно въртене на частите на молекулата един спрямо друг.

В развълнуваното състояние SP 2 има три еквивалентни хибридни орбитални, подредени върху тях електрона са три σ - Комуникации, които са разположени в една и съща равнина, ъгълът между връзките 120 0. Инфрафилизирани 2p - орбитали от две SOS атоми π -Об. Тя е перпендикулярна на равнината, в която има σ - Комуникация. Взаимодействието на P-Electons е в този случай името "на странично припокриване" "" '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' ' Много свързване не позволява свободното въртене на частите на молекулата. Фиксираното положение на частите на молекулата е придружено от образуването на две геометрични равнинни изомерни форми, които се наричат: цис (цис) и транс (транс) - изомери. (CIS. лат- един начин, транс лат- през).

π -Svyaz.

Атомите, свързани с двойна връзка, са в състояние на хибридизация SP 2 и

присъстват в алкзи, ароматни съединения, образуват карбонилна група

\u003e C \u003d O, азометин група (имино група) -СН \u003d n-

Със SP 2 ---- ---

Структурна формула Органичните съединения са изобразени с помощта на Lewis структури (всяка двойка електрона между атомите се заменят с тире)

C2H6CH3 - CH3H H

1.3. Поляризация на ковалентни връзки

Ковалентната полярна комуникация се характеризира с неравномерно разпределение на електронната плътност. За да се позове на посоката на компенсиране на електронната плътност, се използват две конвенционални изображения.

Polar σ - комуникация. Изместването на електронната плътност се обозначава със стрелка по комуникационната линия. Краят на стрелката е насочен към по-електрификационния атом. Появата на частични положителни и отрицателни заряди показват използването на буквата "B" '' delta '' "с желаната маркировка за зареждане.

b + B - B + B + B - B + B-

CH 3 -\u003e O<- Н СН 3 - > C1 CH3-\u003e NN2

метанол хлорометан аминометан (метиламин)

Polar π -svyaz.. Изместването на електронната плътност се обозначава с полукръгла (извита) стрелка над РИ-свързването, насочена и към по-електрифициращия атом. (

b + b - b + b-

H 2 C \u003d ОН 3 - C \u003d\u003d\u003d

метанал |

CH 3 Propanone -2

1. Оставете вида на хибридизацията на въглеродни атоми, кислород, азот в комбинацията от А, В, V. Назовете комбинацията, като се използва правилата за номенклатура на IUPAC.

А.СН 3-ч2 - СН2 - В. СН2 \u003d СН - СН2 - СН \u003d О

VH 3 - N - C2H 5

2. Направете нотация, характеризираща посоката на поляризация на BP определени връзки В комбинация (A - D)

A. CH3 - RR B. C2H5 - на VN 3 -NN-C 2N 5

G. C2H 5 - CH \u003d O

Прости (единични) връзки връзки в биоорганични съединения. - концепция и видове. Класификация и функции на категорията "Прости (единични) Видове връзки в биоорганични връзки." 2014, 2015.

Двойна връзка Ковалентна четири-електронна връзка между два съседни атома в молекулата. Г. s. Обикновено се обозначава с две валентни удари:\u003e c \u003d c<, >C \u003d N-,\u003e C \u003d O,\u003e C \u003d S, - N \u003d N-, - N \u003d O и други. В същото време се разбира, че един чифт електрони sP 2. или sp.- хибридизирана орбитална форма S- ° C (виж фиг. един ), чиято електронна плътност се концентрира по междунаторната ос; S- ° C е подобно на проста връзка. Друг чифт електрони r.- Любимост образуват p- ° C, чиято плътност на електрон е фокусирана извън междуватомната ос. Ако при образуването на D. s. Атомите IV или V групи от периодичната система, тези атоми и атоми, свързани с тях, са директно разположени в една и съща равнина; Valence ъгли са 120 °. В случай на асиметрични системи, молекулната структура е възможна. Г. s. по-къса от проста връзка и се характеризира с висока енергийна бариера на вътрешната въртене; Следователно позициите на заместителите с атоми, свързани с D., са неквалични и това причинява явлението геометрично изомера. Съединения, съдържащи D. с., Са способни на реакциите на присъединяване. Ако D. s. Електронно симетрични, реакциите се извършват както чрез радикално (чрез хидравлика P-сила) и чрез йонни механизми (поради поляризиращото действие на средата). Ако електричеството на атомите, свързани с D. s., Различни или ако различни заместители са свързани с тях, след това p е напълно поляризиран. Съединения, съдържащи полярен D. s., Предразположен към закрепване през йонния механизъм: за електронно точна D. s. Нуклеофилните реагенти са лесно прикрепени и до донора на електроните D. s. - електрофил. Посоката на изместване на електроните по време на поляризацията на D. s. Обичайно е да се посочват стрелките във формулите и получените излишни заряди - символи д - и д. +. Това улеснява разбирането на радикалните и йонните механизми на реакциите на прикрепването:

В съединения с два D. s., Разделени с една проста връзка, има конюгиране на Р-връзки и образуването на единичен P-ектонов облак, лесимостта на която се проявява по цялата верига ( фиг. 2. наляво). Последствията от такава конюгиране е способността за реакции 1,4-прикачен файл:

Ако три d. s. Уловени в шестчленя цикъл, тогава секстетът P-еклетън става общ за целия цикъл и се образува относително стабилна ароматна система (виж фиг. 2, на дясно). Присъединяването към такива съединения като електрически и нуклеофилни реагенти е енергично трудно. (Вижте също Химически комуникации. )