Obligasi kovalen diwakili oleh senyawa organik tak jenuh yang mengandung obligasi kimia ganda dan triple. Untuk menggambarkan sifat senyawa tak jenuh, L.Poling memperkenalkan konsep Sigma dan π-obligasi, hibridisasi orbital atom..

Poling hibridisasi untuk dua elektron pH dan dua pH diizinkan untuk menjelaskan arah obligasi kimia, khususnya konfigurasi tetrahedral metana. Untuk menjelaskan struktur etilen dari empat elektron SP3 yang setara dengan atom karbon, perlu untuk mengidentifikasi satu P-Electron untuk pembentukan koneksi tambahan yang disebut π-komunikasi. Dalam hal ini, tiga orbital SP2-hybrid yang tersisa terletak di pesawat pada sudut 120 ° dan membentuk obligasi dasar, misalnya, molekul datar etilen.

Dalam kasus molekul asetilena dalam hibridisasi (dengan poliging), hanya satu S- dan satu p-orbital yang terlibat, sementara dua orbital SP terbentuk, terletak pada sudut 180 ° dan diarahkan ke sisi yang berlawanan. Dua atom karbon P-orbital "murni" dipadukan pada pesawat saling tergantung, membentuk dua π-obligasi molekul asetilena linier.

Pandangan L. poling tercermin dalam bukunya "Sifat komunikasi kimia, selama bertahun-tahun yang menjadi buku meja ahli kimia. Pada tahun 1954, L. Polying dianugerahi Hadiah Nobel untuk Kimia dengan kata-kata "untuk studi tentang sifat ikatan kimia dan penerapannya untuk struktur oposisi senyawa kompleks."

Namun, makna fisik hibridisasi selektif orbital atom tetap tidak jelas, hibridisasi adalah transformasi aljabar sehingga realitas fisik tidak dapat dikaitkan.

Linus Paulong berusaha untuk meningkatkan deskripsi ikatan kimia, menghilangkan pemilihan hibridisasi orbital dalam molekul senyawa tak jenuh dan menciptakan teori obligasi kimia melengkung. Dalam laporannya tentang simposium pada kimia organik teoretis yang didedikasikan untuk memori Kekule (London, September 1958), L. Polying mengusulkan cara baru untuk menggambarkan ikatan rangkap sebagai kombinasi dari dua obligasi kimia melengkung yang identik, dan tiga ikatan - tiga obligasi kimia melengkung. Hal ini

simposium L. Polingy berpendapat dengan semua kategorikal:

Mungkin ada ahli kimia, percaya bahwa inovasi yang sangat penting ... deskripsi σ, π- deskripsi untuk kopling ganda atau triple dan sistem konjugasi alih-alih deskripsi dengan bantuan obligasi melengkung. Saya berpendapat bahwa σ, π- deskripsi kurang memuaskan daripada deskripsi dengan bantuan tautan melengkung, bahwa inovasi ini hanya lewat dan akan segera diberhentikan.

DI teori baru. Polneg Semua elektron yang mengikat menjadi setara dan setara dengan garis yang menghubungkan kernel molekul. Teori obligasi kimia melengkung Polneg memperhitungkan interpretasi statistik fungsi gelombang M. lahir, korelasi elektronik coulomb. Perasaan fisik muncul - sifat ikatan kimia sepenuhnya ditentukan oleh interaksi listrik nuklei dan elektron. Semakin besar elektron yang mengikat, semakin kecil jarak interstitial dan ikatan kimia yang lebih kuat antara atom karbon.

Tiga Pusat Komunikasi Kimia

Perkembangan lebih lanjut dari ide-ide tentang ikatan kimia memberi Physicochemia Amerika dari U. Lipskomb, yang mengembangkan teori ikatan tiga-pusat elektronik dan teori topologi, yang memungkinkan struktur beberapa dari beberapa boron hidrides (Boronovodov).

Uap elektron dalam tiga ikatan kimia berpusat menjadi umum untuk tiga atom nuklir. Dalam perwakilan paling sederhana dari ikatan kimia yang berpusat tiga - ion molekuler hidrogen H3 + pasangan elektronik memegang tiga proton secara keseluruhan.

Empat fungsi kovalen tunggal beroperasi dalam molekul menyelam komunikasi B-H dan dua koneksi tiga-tengah dua elektron. Jarak antar identitas dalam ikatan kovalen tunggal adalah 1,19 Å, sedangkan jarak serupa di tiga-pusat B-H-B adalah 1,31 Å. Sudut BHB tiga-pusat (φ) adalah 830. Kombinasi dua obligasi tiga-tengah dalam molekul dieboy memungkinkan kernel atom boron pada jarak db-b \u003d 2 · 1,31 · Sin / 2 \u003d 1,736 SEBUAH. Inti dari atom hidrogen yang mengikat dikeluarkan dari pesawat di mana empat ikatan kovalen tunggal berada, pada jarak h \u003d 1.31 · cos φ / 2 \u003d 0,981 Å.

Koneksi tiga pusat dapat diwujudkan tidak hanya di segitiga dua atom boron dan satu atom hidrogen, tetapi juga antara tiga atom boron, misalnya, dalam bingkai borokheidors (Pentaboran - B 5 H 9, B10 H 4, dll .). Dalam struktur ini ada konvensional (terminal) dan dimasukkan dalam ikatan tiga-pusat (menjembatani) atom hidrogen dan segitiga dari atom boron.

Keberadaan Boranians dengan koneksi tiga-pusat dua elektron mereka dengan atom hidrogen "Bridal" melanggar doktrin Canonical of Valence. Atom hidrogen, yang sebelumnya dianggap sebagai elemen monovalen standar, ternyata dikaitkan dengan ikatan yang sama dengan dua atom boron dan menjadi elemen bivalen secara formal. Karya-karya U. Lilipsm untuk menguraikan struktur Boraganov memperluas ide-ide tentang ikatan kimia. Komite Nobel menghormati Hadiah William Nanna Lipovsky pada tahun 1976 dengan kata-kata "untuk mempelajari struktur Boranes (borogidritis), mengklarifikasi masalah obligasi kimia).

Komunikasi kimia multicenter

Pada tahun 1951, T.Kili dan P.Poson secara tak terduga dengan sintesis DicyClopentadienyl menerima senyawa besi-organik yang sama sekali baru. Memperoleh yang tidak diketahui sebelumnya senyawa kristal kuning-oranye kuning yang stabil segera menarik perhatian.

E. Fisher dan D. Yuilinson, secara independen satu sama lain memasang struktur senyawa baru - dua cincin cyclopentadienyl terletak secara paralel, lapisan, atau dalam bentuk "sandwich" dengan atom besi yang terletak di antara mereka di tengah. (Gbr. 8). Nama "Ferrocene" diusulkan oleh R. Woodvord (atau lebih tepatnya, seorang karyawan grup D.Watch). Ini mencerminkan kehadiran pada senyawa atom besi dan sepuluh atom karbon (Zehn - sepuluh).

Semua sepuluh obligasi (C-FE) dalam molekul ferrocene setara, nilai jarak antar identitas Fe - C - 2,04 Å. Semua atom karbon dalam molekul ferrocene secara struktural dan padat secara kimia, masing-masing panjang komunikasi C-C 1.40 - 1.41 Å (untuk perbandingan, dalam Panjang Komunikasi Benzene C-C 1,39 Å). Shell 36-elektronik terjadi di sekitar atom besi.

Pada tahun 1973, Ernst Otto Fisher dan Jeffrey Wilkinson dianugerahi Hadiah Nobel dalam Kimia dengan kata-kata "untuk pekerjaan yang inovatif dan mandiri, di bidang organolognal, yang disebut senyawa sandwich." Indarb Lindquist, anggota Akademi Ilmu Royal Royal Swedia, dalam pidatonya pada presentasi Laureates, mengatakan bahwa "penemuan dan bukti prinsip-prinsip baru dari hubungan dan struktur yang tersedia dalam senyawa sandwich adalah pencapaian yang signifikan, signifikansi praktis. di antaranya tidak mungkin diprediksi. "

Saat ini memperoleh turunan DicyClopentadienyl dari banyak logam. Derivatif logam transisi memiliki struktur yang sama dan sifat komunikasi yang sama dengan ferrocene. Lantanoid membentuk bukan struktur sandwich, tetapi desain yang menyerupai bintang tiga kelambatan [LA, CE, ATOM PR, akibatnya diciptakan, oleh karena itu lima belas komunikasi kimia berpusat.

Segera, setelah ferrocene diperoleh dengan dibenzolch. Menurut skema yang sama, dibenzestumolybdenum dan dibenzevalvanady]. Di semua koneksi kelas ini, atom logam memiliki dua cincin enam sisi dalam satu keseluruhan. Semua 12 ikatan karbon logam dalam senyawa ini identik.

Uranian [BIS (CYCOOKTATETEN) Uranium] juga disintesis, di mana Atom Uranium menjaga dua cincin kedelapan. Semua 16 ikatan uranium-karbon di Uanieatene identik. Uranian diperoleh dengan interaksi UCL 4 dengan campuran cyclooktatetraen dan kalium di tetrahydrofuran dengan minus 300 C.

Sederhana (tunggal) jenis ikatan dalam senyawa bioorganik.

Koneksi kovalen. Berbagai komunikasi. Koneksi non-polar. Komunikasi kutub.

Elektron valensi. Hybrid (hibridisasi) orbital. Panjang komunikasi

Kata kunci.

Karakteristik obligasi kimia dalam senyawa bioorganik

Aromatik

Kuliah 1.

Sistem terkonjugasi: akiklik dan siklik.

1. Karakteristik obligasi kimia dalam senyawa bioorganik. Hibridisasi orbital serangan karbon.

2. Klasifikasi sistem konjugat: akiklik dan siklik.

3 Jenis Pairing: π, π dan π, p

4. Kriteria stabilitas sistem konjugat - 'energi pasangan' '' '' '' '' ''

5. Sistem konjugat asiklik (non-siklik), jenis pasangan. Perwakilan utama (Alkadian, asam karboksilat tak jenuh, vitamin A, karoten, licopene).

6. Sistem konjugat siklik. Kriteria aromatik. Aturan Hyukkel. Peran π-π-, π-ρ-conjugation dalam pembentukan sistem aromatik.

7. Senyawa aromatik careciclic: (benzena, naphthalene, antrasena, fenantrene, fenol, anilin, asam benzoat) - struktur, pembentukan sistem aromatik.

8. Senyawa aromatik heterosiklik (piridin, pirimidin, pirolet, purin, imidazole, furan, tiophene) - struktur, fitur pembentukan sistem aromatik. Hibridisasi orbital elektronik atom nitrogen dalam pembentukan senyawa heteroaromatik beranggotakan lima dan enam.

9. Pentingnya medis dan biologis senyawa alami yang mengandung sistem ikatan konjugasi, dan aromatik.

Tingkat awal pengetahuan untuk asimilasi topik (kursus kimia sekolah):

Konfigurasi Elektronik Elemen (Karbon, Oksigen, Nitrogen, Hidrogen, Sulfitial. Halogen), Konsep'Orbital '', hibridisasi Orientasi orbital dan spasial elemen orbital elemen 2 periode, jenis obligasi kimia, fitur pembentukan kovalen σ-dan π - koneksi, perubahan elemen elektronegativitas pada periode dan grup, klasifikasi dan prinsip-prinsip nomenklatur senyawa organik.

Molekul organik dibentuk oleh ikatan kovalen. Obligasi kovalen muncul di antara dua atom nukleus karena total (umum) pasangan elektron. Metode ini mengacu pada mekanisme pertukaran. Terbentuk obligasi non-polar dan kutub.

Koneksi non-polar Ditandai dengan distribusi kepadatan elektron yang simetris antara dua atom, yang menghubungkan hubungan ini.

Obligasi Polar ditandai dengan asymmetric (tidak merata) distribusi kepadatan elektron, perpindahannya terjadi pada atom yang lebih elektronegatif.

Seri listrik (dikurangi)

A) elemen: f\u003e o\u003e n\u003e c1\u003e br\u003e i ~~ s\u003e c\u003e h

B) ATOM karbon: c (sp)\u003e c (sp 2)\u003e \u200b\u200bc (sp 3)

Obligasi kovalen adalah dua jenis: Sigma (σ) dan PI (π).

Dalam molekul organik Sigma (σ), komunikasi dibentuk oleh elektron yang terletak pada orbital hybrid (hibridisasi), kepadatan elektron terletak di antara atom pada garis konvensional ikatan mereka.

π - Koneksi (Pi-Owls) terjadi ketika tumpang tindih dua orbital P yang tidak disebutkan. Sumbu utama dari mereka terletak secara paralel satu sama lain dan tegak lurus terhadap kompetisi garis. Kombinasi σ dan π - obligasi disebut koneksi ganda (berganda), terdiri dari dua pasang elektron. Ikatan triple terdiri dari tiga pasang elektron - satu - dan dua π-cara. (Dalam senyawa bioorganik itu sangat jarang).

σ - Komunikasi terlibat dalam pembentukan kerangka molekul, mereka adalah utama, dan π - Komunikasi dapat dianggap sebagai tambahan, tetapi ukuran kimia khusus ukuran.

1.2. Hibridisasi atom karbon orbital 6 s

Konfigurasi elektronik dari status atom karbon yang tidak terekspor

ini diungkapkan oleh distribusi elektron 1s 2 2s 2 2p 2.

Pada saat yang sama, dalam senyawa bioorganik, juga, pada sebagian besar zat anorganik, atom karbon memiliki valensi sama dengan empat.

Ada transisi dari salah satu dari 2s elektron ke orbital 2p gratis. Negara-negara tereksitasi dari atom karbon terjadi, menciptakan kemungkinan membentuk tiga negara hibrida, ditunjuk sebagai SP 3, dengan SP 2, dengan SP.

Orbital hibrida memiliki karakteristik yang berbeda dari 'Tidy'ys S, P, D-orbital dan' campuran '' '' '' 'Dua atau lebih jenis orbital yang tidak disebutkan.

Orbital hibrida khusus untuk atom hanya dalam molekul.

Konsep hibridisasi diperkenalkan pada tahun 1931. L.Poling, pemenang Hadiah Nobel,.

Pertimbangkan lokasi di ruang orbital hibrida.

Dengan S P 3 --- - ---

Dalam keadaan bersemangat, 4 orbital hibrida yang setara dibentuk. Pengaturan obligasi sesuai dengan arah sudut sentral tetrahedron yang benar, nilai sudut antara dua koneksi adalah 109 0 28 ,.

Dalam alkan dan derivatif mereka (alkohol, halogen, amina) di semua atom karbon, oksigen, nitrogen terletak di hybrid sp 3 yang sama keinginan. Atom karbon membentuk empat, nitrogen atom tiga, dua atom oksigen kovalen σ - Komunikasi. Di sekitar tautan ini adalah kemungkinan rotasi bebas dari bagian molekul relatif satu sama lain.

Di negara yang bersemangat SP 2, ada tiga orbital hibrida yang setara, elektron yang diatur pada mereka membentuk tiga σ - Komunikasi, yang terletak di pesawat yang sama, sudut antara koneksi 120 0. Ungibridized 2p - orbital dari dua bentuk atom SOS π -OB. Itu tegak lurus terhadap pesawat di mana ada σ - Komunikasi. Interaksi P-elektron dalam hal ini nama 'lateral tumpang tindih' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' Koneksi berganda tidak memungkinkan rotasi bebas dari bagian molekul. Posisi tetap dari bagian molekul disertai dengan pembentukan dua bentuk isomer plane geometris yang disebut: CIS (CIS) - dan trans (trans) - isomer. (cis. lat- Salah satu cara, trans lat- melintasi).

π -Svyaz.

Atom yang terkait dengan ikatan ganda berada dalam keadaan hybridisasi SP 2 dan

hadir dalam alken, senyawa aromatik, membentuk kelompok karbonil

\u003e C \u003d o, grup azomethine (imino group) -ch \u003d n-

Dengan SP 2 - --- ---

Formula struktural Senyawa organik digambarkan menggunakan struktur Lewis (setiap pasangan elektron antar atom diganti dengan tanda hubung)

C 2 H 6 CH 3 - CH 3 H H H

1.3. Polarisasi koneksi kovalen

Komunikasi kutub kovalen ditandai dengan distribusi kepadatan elektron yang tidak merata. Untuk merujuk ke arah offset kepadatan elektron, dua gambar konvensional digunakan.

Polar σ - komunikasi. Pemindahan kepadatan elektronik dilambangkan dengan panah di sepanjang jalur komunikasi. Ujung panah diarahkan ke atom yang lebih elektronegatif. Munculnya biaya positif dan negatif sebagian menunjukkan menggunakan huruf 'b' '' 'delta' '' dengan tanda pengisian yang diinginkan.

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

CH 3 -\u003e O<- Н СН 3 - > C1 CH 3 -\u003e Nn 2

metanol chloromethane aminometana (methylamine)

Kutub π -syaz.. Pemindahan kepadatan elektron dilambangkan dengan panah setengah lingkaran (melengkung) atas ikatan PI juga diarahkan ke atom yang lebih elektronegatif. ()

b + b - b + b-

H 2 c \u003d oh 3 - c \u003d\u003d\u003d

metanal |

CH 3 Propanone -2

1. Biarkan jenis hibridisasi atom karbon, oksigen, nitrogen dalam kombinasi A, B, V. Sebutkan kombinasi, menggunakan aturan nomenklatur IUPAC.

A. CH 3 -CH 2 - CH 2 - B. CH 2 \u003d ch 2 - ch \u003d o

VH 3 - N - S 2 H 5

2. Buat notasi mengkarakterisasi arah polarisasi BP koneksi yang ditentukan Dalam kombinasi (A - D)

A. CH 3 - RR B. C 2 H 5 - Di VN 3 -NN-C 2N 5

G. C 2 H 5 - Ch \u003d O

Sederhana (tunggal) jenis ikatan dalam senyawa bioorganik. - Konsep dan spesies. Klasifikasi dan fitur kategori "Sederhana (tunggal) jenis tautan dalam koneksi bioorganik." 2014, 2015.

Ikatan ganda Hubungan empat elektron kovalen antara dua atom yang berdekatan dalam molekul. D. s. Biasanya ditunjukkan oleh dua stroke valensi:\u003e c \u003d c<, >C \u003d n -,\u003e c \u003d o,\u003e c \u003d s, - n \u003d n -, - n \u003d o dan lainnya. Pada saat yang sama dipahami bahwa satu pasang elektron dengan sP 2. atau sp.- Bentuk orbital hibridisasi S- ° C (lihat ara. satu ), kepadatan elektronnya terkonsentrasi di sepanjang sumbu interatomi; S- ° C mirip dengan koneksi sederhana. Sepasang elektron dengan r.-Vubital membentuk p-° C, kepadatan elektron yang difokuskan di luar sumbu interatomik. Jika dalam formasi D. s. Atom iv atau v kelompok sistem periodik, atom dan atom-atom ini terkait dengan mereka terletak langsung di bidang yang sama; Sudut valensi adalah 120 °. Dalam hal sistem asimetris, struktur molekuler dimungkinkan. D. s. lebih pendek dari koneksi sederhana dan ditandai dengan penghalang energi tinggi rotasi internal; Oleh karena itu, posisi substituen dengan atom yang terkait dengan D., bukanlah alasan, dan ini menyebabkan fenomena geometris isomeria.. Senyawa yang mengandung D. dengan., Mampu reaksi aksesi. Jika D. s. Simetris secara elektronik, reaksi dilakukan oleh radikal (oleh Hydraulica P-Force) dan oleh mekanisme ion (karena tindakan polarisasi medium). Jika elektronegativitas atom terkait dengan D. s., Berbagai atau jika berbagai substituen dikaitkan dengan mereka, maka P sepenuhnya terpolarisasi. Senyawa yang mengandung polar D. s., Rentan terhadap lampiran atas mekanisme ionik: untuk secara elektronik akurat D. dengan. Reagen nukleofilik mudah dilampirkan, dan untuk donor elektron D. s. - Elektrofil. Arah perpindahan elektron selama polarisasi D. s. Adalah kebiasaan untuk menunjukkan panah dalam formula, dan kelebihan biaya yang dihasilkan - simbol d - dan d. +. Ini memfasilitasi pemahaman tentang mekanisme radikal dan ion reaksi lampiran:

Dalam senyawa dengan dua D. s., Dipisahkan oleh satu ikatan sederhana, ada konjugasi p - obligasi dan pembentukan awan P -Elektronik tunggal, kemampuannya memanifestasikan dirinya di sepanjang seluruh rantai ( ara. 2. kiri). Konsekuensi dari konjugasi semacam itu adalah kemampuan untuk bereaksi 1,4-lampiran:

Jika tiga D. s. Terjebak dalam siklus enam beranggota, maka sextet p -elektron menjadi umum untuk seluruh siklus dan sistem aromatik yang relatif stabil dibentuk (lihat ara. 2, di kanan). Aksesi untuk senyawa seperti itu seperti reagen listrik dan nukleofilik sangat sulit. (Lihat juga Komunikasi kimia. )