אג"ח קוולנטיות מיוצגות על ידי תרכובות אורגניות בלתי רוויות המכילות אג"ח כימיות כפולות ושלוש. כדי לתאר את אופי תרכובות בלתי רוויות, l.poling מציג את המושגים של Sigma- ו- Π-bords, הכלאה אוריטלים אטומיים.

הצטטת הכלאה לשני s- ושני אלקטרונים pH מותר להסביר את הכיוון של איגרות חוב כימי, במיוחד את תצורת tetrahedral של מתאן. כדי להסביר את המבנה של אתילן מארבעה אלקטרונים מקבילים SP3 של אטום פחמן, יש צורך לזהות P- אלקטרון אחד עבור היווצרות של חיבור נוסף הנקרא π- תקשורת. במקרה זה, שלושת המסלול הנותרים של SP2-היברידי ממוקמים במטוס בזווית של 120 מעלות ואג"ח בסיסיות, למשל, מולקולה שטוחה של אתילן.

במקרה של מולקולת אצטילן בהכללה (על ידי פולטת), רק אחד S- ו P-Orbital מעורבים, ואילו שני פסליים נוצרים, הממוקם בזווית של 180 מעלות ומופנים צדדים מנוגדים. שני "טהור" P-Orbital אטומים פחמן חפיפה במטוסים interdependacular, להרכיב שני π- אג"ח של מולקולת אצטילן ליניארית.

השקפותיו של ל 'פולינג באה לידי ביטוי בספרו "אופי התקשורת הכימית, במשך שנים רבות שהפכו לספר הכימאי של הכימאי. ב -1954 הוענק ל 'פולט את פרס נובל לכימיה עם הניסוח "לחקר טבעו של הקשר הכימי ויישומו למבנה האופוזיציה של תרכובות מורכבות".

עם זאת, המשמעות הפיזית של הכלאה סלקטיבית של אורטלים אטומיים נותרה ברורה, הכלאה היתה טרנספורמציות אלגבריות, כי לא ניתן לייחס למציאות פיזית.

לינוס פאולונג ניסה לשפר את התיאור של הקשר הכימי, ביטול האלקטרון של הכלאה של מסלוליות במולקולות של תרכובות בלתי רוויות ויצירת התיאוריה של הקשר הכימי המעוקל. בדו"ח שלו על הסימפוזיון על הכימיה האורגנית התיאורטית המוקדשת לזכרו של קקולה (לונדון, ספטמבר 1958), הוציא ל 'ל' דרך חדשה לתאר קשר כפול כצירוף של שני קשרים כימיים מעוקלים זהים, ואגרות חוב משולשות - שלוש קשרים כימיים מעוקלים. על זה

הסימפוזיון L. Polying התווכח עם כל קטגוריית:

אולי יש כימאים, להאמין כי חדשנות חשובה ביותר ... תיאור של σ, π- צימוד כפול או משולש מערכות מצומדות במקום תיאור בעזרת קשר מעוקל. אני טוען כי σ, π- תיאור הוא פחות משביע רצון מאשר התיאור בעזרת קישורים מעוקלים, כי חדשנות זו עוברת רק בקרוב לפטר.

ב התיאוריה החדשה פולנג כל האלקטרונים המחייבים הפך שווה ערך מן הקו המחבר את הקרנל של המולקולה. התיאוריה של הקשר הכימי המעוקל של פולנג לקח בחשבון את הפרשנות הסטטיסטית של פונקציית הגל של מ 'נולד, הקורלציה האלקטרונית של קולומב של אלקטרונים. הופיע הגיוני הגופני - אופי הקשר הכימי נקבע במלואו על ידי האינטראקציה החשמלית של גרעינים ואלקטרונים. ככל שהאלקטרונים המחייבים, ככל שהמרחק הבין-לאומי הקטן יותר והקשר הכימי חזק בין אטומי הפחמן.

שלושה תקשורת כימית מרכזית

ההתפתחות הנוספת של הרעיונות על הקשר הכימי נתן לפיסיקאוכימיה האמריקאית באוניברסיטת U. Lipskomb, שפיתחה את התיאוריה של שתי קשרים של שלושה מרכזים של שלושה מרכזים ותיאוריה טופולוגית, ומאפשרת למבנה של כמה מן ההידרידים בורון (Boronovodov).

אדי אלקטרונים בשלוש קשר כימי מרוכז הופך להיות משותף לשלוש אטומים גרעיניים. בנציג הפשוט ביותר של הקשר הכימי המרכזי - יון מולקולרית של מימן H3 + זוג אלקטרוני מחזיק שלושה פרוטונים בכלל.

ארבעה פונקציות קוולנטיות יחיד פועלות במולקולת הצלילה b-H תקשורת ושני קשרים של שני אלקטרונים לשלוש מרכז. המרחק בין זהות באג"ח יחיד קוולנט הוא 1.19 Å, בעוד המרחק הדומה ב-שלושה מרכז B-H-B הוא 1.31 Å. זווית של שלושה מרכזי BHB (φ) הוא 830. השילוב של שני קשרים שלושה מרכזי במולקולה Dieboy מאפשר ליבה של אטומי בורון במרחק של DB-B \u003d 2 · 1.31 · חטא φ / 2 \u003d 1.736 א. הליבה של אטומי מימן מחייב מוסרים מן המטוס שבו ארבעה קשרים קוולנטיים יחיד ממוקמים, במרחק H \u003d 1.31 · cos φ / 2 \u003d 0.981 Å.

שלושה חיבורים מרכזיים יכולים להתבונן לא רק במשולש של שני אטומים בורון ואטום אחד מימן, אלא גם בין שלושת אטומי בורון, למשל, בorocheidors מסגרת (Pentaboran - B 5 H 9, דצמבר - B 10 שעות 4, וכו ' ). במבנים אלה קיימים קונבנציונליים (מסוף) וכלולים אטומי מימן של שלושה מרכזי (גישור) ומשולשים מאטומי בורון.

קיומו של בורנים עם הקשרים שלהם במרכז שלושת החרושת עם אטומי מימן "כלה" הפרו את הדוקטרינה הקנונית של הערכיות. האטום המימן, שהשקלו בעבר אלמנט מוניבלנטי סטנדרטי, התברר שיהיה קשור לאותם אג"ח עם שני אטומי בורון והפך אלמנט מבולבל רשמי. עבודות של U. Lilipsm לפענח את המבנה של Boraganov הרחיב את הרעיונות על הקשר הכימי. ועדת נובל כבה את ויליאם נאנה ליפובסקי בפרס בכימיה של 1976 עם הניסוח "ללימוד המבנה של בוראן (בורוגידריטיס), הבהרת הבעיות של איגרות חוב כימיות).

תקשורת כימית רב תכליתית

בשנת 1951, T.Kili ו P.osson באופן בלתי צפוי עם סינתזה של Dicyclopentadienyl קיבלו תרכובת ברזל חדשה לחלוטין. קבלת בלתי ידוע קודם לכן יציב אך ורק תרכובת גבישית צהובה-כתומה של ברזל מיד למשוך תשומת לב.

א. פישר וד 'יוילינסון, באופן עצמאי זה מזה מותקן את המבנה של המתחם החדש - שתי טבעות של Cyclopentadienyl ממוקמים במקביל, שכבות, או בצורה של "סנדוויץ'" עם אטום ברזל הממוקם ביניהם במרכז (איור 8). השם "פרוקן" הוצע על ידי ר 'וודפורד (או ליתר דיוק, עובד של הקבוצה שלו D.Watch). זה משקף את הנוכחות במתחם של אטום ברזל ועשרה אטומי פחמן (זאן - עשר).

כל עשרה אג"ח (C-FE) במולקולה פרוקה הם שווים, הערך של המרחק בין זהות FE - C - 2.04 Å. כל אטומי הפחמן במולקולה פרוקין הם מקבילים מבחינה מבנית וכימית, כל אורך c-C תקשורת 1.40 - 1.41 Å (להשוואה, בנזין C-C 1.39 אורך תקשורת). קליפה 36 אלקטרוניים מתרחשת סביב אטום ברזל.

ב -1973 הוענקו ארנסט אוטו פישר וג'פרי וילקינסון בפרס נובל בכימיה עם הניסוח "לעבודה החדשנית, באופן עצמאי, בתחום של תרכובות סנדוויץ 'אורגנאלי, מה שנקרא". Indarb לינדקויסט, חבר האקדמיה המלכותית השוודית למדעים, בנאומו בהצגת הפרסים, אמר כי "גילוי והוכחה לעקרונות החדשים של היחסים והמבנים הזמינים בתרכובות סנדוויץ 'הם הישג משמעותי, המשמעות המעשית אשר כרגע בלתי אפשרי לחזות ".

שהושגו כיום נגזרות dicyclopentadienyl של מתכות רבות. נגזרות של מתכות המעבר יש אותו מבנה ואותו אופי של תקשורת כמו פרוקן. Lantanoids טופס לא מבנה סנדוויץ ', אלא עיצוב הדומה כוכב של שלושה נציצות [LA, CE, PR, נוצר, ולכן חמישה עשר תקשורת כימית מרוכזת.

בקרוב, לאחר שפרוקן הושג על ידי דיבנזולץ '. לפי אותה תכנית, dibenzestumolybdenum ו dibenzevalvanady]. בכל הקשרים של מחלקה זו, אטומי מתכת מחזיקים שני טבעות שישה צדדית בכל אחד. כל 12 הקשרים של פחמן מתכת בתרכובות אלה זהים.

אורנייה [BIS (Cyclooktateten) אורניום] הוא גם מסונתז, שבו אטום אורניום שומר על שני טבעות שמיניות. כל 16 הקשרים של אורניום פחמן ב אורניאטן זהים. אוראנית מתקבלת על ידי אינטראקציה של UCL 4 עם תערובת של cyclooktatetreen ו אשלגן ב tetrahydrofuran עם מינוס 300 ג.

פשוט (יחיד) קישורים סוגים של קשרים ב bioorganic תרכובות.

חיבור קוולנטי. תקשורת מרובה. חיבור לא פולארי. תקשורת פולארית.

אלקטרונים. היברידי (הכלאה) מסלולית. תקשורת אורך

מילות מפתח.

מאפייני איגרות חוב כימיות בתרכובות ביוורניות

אֲרוֹמָתִי

הרצאה 1.

מערכות מצומדות: Acyclic ו מחזורי.

1. מאפייני איגרות חוב כימיות בתרכובות ביו-אורגניות. הכלאה של פחמן אטום מסלולית.

2. סיווג של מערכות מצומדות: Acyclic ו מחזורי.

3 סוגים של התאמה: π, π ו- π, p

4. קריטריונים של היציבות של מערכות מצומדות - "אנרגיה של זיווג" '' '' '' '' '

5. Acyclic (לא מחזורי) מצמד מערכות, סוגי התאמה. נציגים עיקריים (אלקדיאנים, חומצות carboxylic בלתי רוויים, ויטמין A, קרוטן, Licoopene).

6. מערכות מצומדות מחזורית. קריטריונים ארומטיים. חוק היוקקל. תפקידם של π-π-, π-ρ-consugation בהיווצרות של מערכות ארומטיות.

7. תרכובות ארומטיות קארקטיקות: (בנזן, נפטלין, אנתרשבין, פננטרן, פנול, חומצה אנילינית, בנזואית) - מבנה, היווצרות של מערכת ארומטית.

8. תרכובות ארומטיות הטרוציקליות (פירידין, פירימידין, פירול, פיורין, imidazole, Furan, Thiophene) - מבנה, תכונות של היווצרות של מערכת ארומטית. הכלאה של אורביטלים אלקטרוניים של אטום חנקן בהיווצרות של חמישה תרכובות הטרוארומטיות של שישה חברים.

9. החשיבות הרפואית והביולוגית של תרכובות טבע המכילות מערכות מליטה מצומדות וארומטי.

רמת הידע הראשונית להטמעת הנושא (קורס הכימיה בבית הספר):

תצורות אלקטרוניות של אלמנטים (פחמן, חמצן, חנקן, מימן, Sulfitial, Halogens), Conston''Orbital '', הכלאה של אורביטלי ואוריינטציה מרחבית של אלמנטים אורביטלים של אלמנטים 2 תקופות, סוגי איגרות חוב כימיות, תכונות של היווצרות של קוולנט σ-and π - חיבורים, שינוי של רכיבי electronegativity בתקופה ובקבוצה, סיווג ועקרונות של המינוח של תרכובות אורגניות.

מולקולות אורגניות נוצרות על ידי קשרים קוולנטיים. קוביות קוולנטיות נובעות בין שני אטומי הגרעינים בשל זוג האלקטרונים הכולל (המשותף). שיטה זו מתייחסת למנגנון החליפין. יצרו איגרות חוב לא פולאריות וקוטביות.

חיבורים שאינם קוטביים המאופיינת בהפצה סימטרית של צפיפות אלקטרונים בין שני אטומים, אשר יחסים זה מתחבר.

אג"ח פולאר מאופיינות בהפצה אסימטרית (לא אחידה) של צפיפות אלקטרונים, עקירה שלה מתרחשת לקראת אטום אלקטרונטיבי יותר.

סדרת חשמל (מופחתות)

א) אלמנטים: F\u003e O\u003e n\u003e c1\u003e br\u003e i ~ s\u003e c\u003e h

ב) פחמן אטום: C (SP)\u003e C (SP 2)\u003e C (SP 3)

אג"ח קוולנטיות הן שני סוגים: Sigma (Σ) ו- PI (π).

במולקולות אורגניות של סיגמא (Σ), תקשורת נוצרים על ידי אלקטרונים הממוקמים על כביסה היברידית (הכלאה), צפיפות אלקטרונים ממוקמת בין אטומים על הקו המקובל של הכריכה שלהם.

π - חיבור (PI-ינשופים) מתרחשים כאשר חופפים שני שאינם מוזכרים P-Orbitals. הצירים העיקריים של אותם ממוקמים במקביל זה לזה, בניצב לקו Σ-תחרות. השילוב של σ ו π - אג"ח נקרא חיבור כפול (מרובה), מורכב משני זוגות אלקטרונים. הקשר המשולש מורכב משלושה זוגות אלקטרונים - אחד σ - ושני π- פירושו. (בתרכובות ביוורניות זה נדיר ביותר).

σ - תקשורת מעורבים בהיווצרות שלד המולקולה, הם הראשיים, ו π - תקשורת יכולה להיחשב תכונות כימיות מיוחדות נוספות, אך גודל מיוחד.

1.2. הכלאה של אורביטל פחמן אטום 6 s

תצורה אלקטרונית של מצב פחמן unexcited של אטום

הוא בא לידי ביטוי על ידי התפלגות האלקטרונים 1 2 2 2 2P 2.

במקביל, בתרכובות ביוורניות, כמו גם, בחומרים האורגניים ביותר, אטום פחמן יש valence שווה לארבעה.

יש מעבר של אחד של 2s אלקטרונים כדי חינם 2p מסלול. מצבים נרגשים של אטום פחמן להתרחש, ליצור את האפשרות של יצירת שלוש מדינות היברידיות, המיועד SP 3, עם SP 2, עם Sp.

היברידי אורביטל יש מאפיינים שונים מ '' tidy'ys s, p, d- אורביטלים הוא 'תערובת' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' ') או יותר של מסלול.

אורביטלים היברידיים הם מוזרה לאטומים רק במולקולות.

הרעיון של הכלאה הוצג בשנת 1931. L.poling, חתן פרס נובל,.

שקול את המיקום בחלל של אורביטלים היברידיים.

עם S P 3 --- ---

במצב נרגש, 4 אורביטלים היברידיים מקבילים נוצרים. הסדר של איגרות חוב מתאים לכיוון הזוויות המרכזיות של הטטרהדרון הנכון, ערך הזווית בין שני קשרים כל 109 0 28 ,.

ב Alkans ואת נגזרותיהם (אלכוהול, הלוגנים, אמינים) בכל אטומי פחמן, חמצן, חנקן ממוקמים באותו היברידית SP 3 תשוקה. אטום פחמן צורות ארבע, חנקן אטום שלוש, שני אטום חמצן קוולנטי σ - תקשורת. סביב הקישורים האלה הוא סיבוב חופשי אפשרי של חלקים של המולקולה יחסית זה לזה.

במדינה נרגשת SP 2, ישנם שלושה מסלול היברידי שווה, האלקטרונים מסודרים עליהם שלושה σ - תקשורת, אשר ממוקמים באותו מטוס, את הזווית בין חיבורים 120 0. 2P ungibridized 2p - אוריטלים של שני אטומים SOS טופס π -OB. זה ניצב למטוס שבו יש σ - תקשורת. האינטראקציה של P-electrons היא במקרה זה השם 'של לרוחב' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' ' חיבור מרובה אינו מאפשר סיבוב חופשי של חלקי המולקולה. המיקום הקבוע של חלקים של המולקולה מלווה על ידי היווצרות של שני טפסים גיאומטריים איזומרי הנקראים: CIS (CIS) - וטרנס (טרנס) - Isomers. (CIS. la T- דרך אחת, טרנס la T- דרך).

π -Svyaz.

אטומים הקשורים קשר כפול נמצאים במצב של הכלאה SP 2 ו

נמצאים באלקנים, תרכובות ארומטיות, יוצרים קבוצת קרבונל

\u003e C \u003d O, Azomethine הקבוצה (קבוצת imino) -ch \u003d n-

עם SP 2 -----

פורמולה מבנית תרכובות אורגניות מתוארות באמצעות מבנים לואיס (כל זוג אלקטרונים בין אטומים מוחלף על ידי מקף)

C 2 h 6 ch 3 - ch 3 שעות h

1.3. קיטוב של חיבורים קוולנטיים

תקשורת קוטבית קוולנטית מאופיינת בהפצה לא אחידה של צפיפות אלקטרונים. כדי להתייחס לכיוון של אופסט צפיפות אלקטרונים, שני תמונות קונבנציונאלי משמשים.

פולאר Σ - תקשורת. תזוזה צפיפות אלקטרונית מסומנת על ידי חץ לאורך קו התקשורת. סוף החץ מכוון את האטום האלקטרוני יותר. המראה של חיובים חיוביים ושליליים חלקיים מצביעים על שימוש במכתב 'ב' '' '' דלתא '' 'עם סימן הטעינה הרצוי.

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

Ch 3 -\u003e o<- Н СН 3 - > C1 ch 3 -\u003e nn 2

מתנול Chloromethane Aminomethane (Methylamine)

פולאר π -svyaz.. עקירה של צפיפות האלקטרון מסומנת על ידי חץ חצי עגול (מעוקל) מעל מליטה PI גם מכוונת כלפי אטום electronegative יותר. ()

b + B - B + B-

H 2 C \u003d OH 3 - C \u003d\u003d\u003d

מתנאל

Ch 3 propanone -2

1. אפשר לסוג ההכלאה של אטומי פחמן, חמצן, חנקן בשילוב של A, B, V. שם השילוב, תוך שימוש בכללי המינוח IUPAC.

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

VH 3 - N - C 2 H 5

2. ציון המאפיין את כיוון הקיטוב של BP חיבורים שצוינו בשילוב (A - D)

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

ג 'c 2 h 5 - c \u003d o

פשוט (יחיד) קישורים סוגים של קשרים ב bioorganic תרכובות. - מושג ומין. סיווג ותכונות של הקטגוריה "פשוט (יחיד) קישורים של קישורים בקשרים ביו אוראורגניים." 2014, 2015.

פעמיים בונד קוולנט ארבעה אלקטרונים היחסים בין שני אטומים סמוכים במולקולה. ד. זה מסומן בדרך כלל על ידי שני strokes valence:\u003e c \u003d c<, >C \u003d n -,\u003e c \u003d o,\u003e c \u003d s, - n \u003d n --- n \u003d o ואחרים. באותו זמן הוא הבין כי זוג אחד של אלקטרונים עם sp 2. אוֹ sp.- טופס הכלרידית מסלולית S- ° C (ראה תאנה. אחד ), אשר צפיפות האלקטרון מרוכזת לאורך ציר interatomic; S-° C דומה לחיבור פשוט. זוג נוסף של אלקטרונים עם r.-אלביטלים צורות P-° C, צפיפות האלקטרון המתמקדת מחוץ לציר interatomic. אם היווצרות של ד. אטומים IV או קבוצות V של המערכת התקופתית, אטומים אלה ואטומים הקשורים אליהם ממוקמים ישירות באותו מטוס; זוויות Valence הם 120 °. במקרה של מערכות אסימטריות, המבנה המולקולרי אפשרי. ד. קצר יותר מאשר חיבור פשוט ומאופיין במחסום אנרגיה גבוהה של סיבוב פנימי; לכן, עמדות של תחליפים עם אטומים הקשורים ד, הם נוטרים, וזה גורם לתופעה של גיאומטרי isomeria.. תרכובות המכילות ד., מסוגלים לתגובות ההצטרפות. אם ד. אלקטרונית סימטרי, התגובות מתבצעות הן על ידי הרדיקלי (על ידי הידראוליקה P כוח) ועל ידי מנגנוני יון (בשל פעולה מקוטבת של המדיום). אם ElectroneGativity של אטומים הקשורים ד., שונים או אם תחלויות שונות קשורות אליהם, אז p מקוטב לחלוטין. תרכובות המכילות את הקוטב ד., נוטה להתקשר מעל מנגנון יוני: מדויק אלקטרוני ד. ריאגנטים נוקלאופיליים מחוברים בקלות, ולתורם אלקטרונים ד. - אלקטרופיל. כיוון של עקירה של אלקטרונים במהלך הקיטוב של ד. מקובל להצביע על החצים בנוסחאות, ואת החיובים עודפים וכתוצאה מכך - סמלים - ו ד ' +. זה מאפשר את ההבנה של מנגנונים רדיקליים ו יון של תגובות של התקשרות:

ב תרכובות עם שניים ד., מופרדים על ידי קשר אחד פשוט, יש צימוד של P - אג"ח ואת היווצרות של ענן אחד p-electronic, את הלכות אשר מתבטא לאורך כל שרשרת ( תאנה. 2. שמאלה). התוצאה של צימוד כזה היא היכולת לתגובות 1,4-מצורף:

אם שלושה ד. נתפס במחזור של שישה חברים, אז ה- Sextet P-electrons הופך להיות משותף לכל המחזור ואת מערכת ארומטית יציבה יחסית נוצרת (ראה תאנה. 2, מימין). ההצטרפות לתרכובות כאלה כגון ריאגנטים חשמליים ונוקלאופיליים קשה. (ראה גם תקשורת כימית. )