Obligacje kowalencyjne są reprezentowane przez nienasyconych związków organicznych zawierających podwójne i potrójne wiązania chemiczne. Aby opisać charakter nienasyconych związków, L.Poling wprowadza koncepcje obligacji Sigma i Π, hybrydyzację orbitale atomowe.

Polerowanie hybrydyzacji dla dwóch elektronów S- i dwóch pH umożliwiły wyjaśnienie kierunku wiązań chemicznych, w szczególności konfigurację tetraedryczną metanu. Aby wyjaśnić strukturę etylenu z czterech równoważnych elektronów SP3 z atomem węgla, konieczne jest zidentyfikowanie jednego elektronu P do tworzenia dodatkowego połączenia o nazwie Π-komunikacji. W tym przypadku trzy pozostałe otrzągłe pomocy sp2-hybrydowej znajdują się w płaszczyźnie pod kątem 120 ° i tworzą podstawowe wiązania, na przykład, płaską cząsteczkę etylenu.

W przypadku cząsteczki acetylenowej w hybrydyzacji (przez poliing) zaangażowany jest tylko jeden s- i jeden p-orbital, podczas gdy tworzą się dwa orbity sp-orbitale, znajdujące się pod kątem 180 ° i skierowane na przeciwległe boki. Dwa "czyste" p-orbitalne atomy węgla, pokrywają się w płaszczyźnie międzyzależnionymi, tworząc dwa wiązania π z liniowej cząsteczki acetylenowej.

Widoki L. Poling znalazły odzwierciedlenie w swojej książce "charakter łączności chemicznej, przez wiele lat, który stał się książką biurko chemikiem. W 1954 r. L. Poliing otrzymał Nagrodę Nobla za chemię za pomocą sformułowania "w celu badania charakteru wiązania chemicznego i jego zastosowania w strukturze opozycji złożonych związków".

Jednakże fizyczne znaczenie selektywnej hybrydyzacji orbitałów atomowych pozostało niejasne, hybrydyzację transformacji algebraicznych, że nie można przypisać rzeczywistości fizycznej.

Linus Paulong próbował poprawić opis wiązania chemicznego, eliminując wyboralność hybrydyzacji orbitalu w cząsteczkach nienasyconych związków i tworząc teorię zakrzywionego wiązania chemicznego. W swoim sprawozdaniu z sympozjum na teoretycznej chemii organicznej dedykowanej pamięci Kekale (Londyn, wrzesień 1958), L. Poliing zaproponował nowy sposób opisywania wiązania podwójnego jako kombinacji dwóch identycznych zakrzywionych wiązań chemicznych i potrójnych obligacji - trzy Zakrzywione wiązania chemiczne. Na to

sympozjum L. Polying argumentowane ze wszystkimi kategorycznymi:

Mogą istnieć chemicy, wierząc, że niezwykle ważna innowacja ... opis σ, π-opisy dla podwójnych lub potrójnych systemów sprzęgania i systemów koniugatu zamiast opisu za pomocą zakrzywionych wiązań. Twierdzę, że σ, π - opis jest mniej zadowalający niż opis przy pomocy zakrzywionych powiązań, że ta innowacja przechodzi tylko i wkrótce odwołuje.

W nowa teoria Polneg Wszystkie wiążące elektrony stały się równoważne i równoważne z linii łączącej jądro cząsteczki. Teoria zakrzywionych wiązań chemicznych Polneg uwzględniła statystyczną interpretację funkcji fali M. Urodzonego, elektronicznej korelacji elektronów elektronów elektronów. Wydawano sens fizyczny - charakter wiązania chemicznego jest w pełni określony przez interakcję elektryczną jąder i elektronów. Im większe elektrony wiązania, mniejsza odległość śródmiąższowa i silniejsza wiązanie chemiczne między atomami węgla.

Trzy centrum komunikacji chemicznej

Dalszy rozwój pomysłów na temat wiązania chemicznego dało amerykańską fizykochemię U. Lipskomb, który opracował teorię dwueterdelowych trzech środkowych krawędzi i teorii topologicznej, umożliwiając strukturę niektórych jednych wodorów borowych (Boronovodov).

Pary elektronowa w trzech koncentrowanych wiązaniu chemicznym staje się wspólna dla trzech atomów jądrowych. W najprostszym przedstawiciela trzechcentowanych wiązań chemicznych - molekularny jon wodoru H3 + para elektroniczna posiada trzy protony w całości.

Cztery pojedyncze funkcje kowalencyjne działają w cząsteczce nurkowanej komunikacja B-H oraz dwa połączenia trójfaltowe dwuczęściowe. Odległość inter-tożsamości w jednej wiązaniu kowalencyjnym wynosi 1,19 Å, a podobna odległość w trzech środkach B-H-B wynosi 1,31 Å. Kąt trzech środkowych BHB (φ) wynosi 830. Połączenie dwóch trzech środkowych wiązań w cząsteczce MIEBOY umożliwia jądro atomów boru w odległości DB-B \u003d 2 · 1,31 · SIN φ / 2 \u003d 1,736 ZA. Rdzeń wiązanych atomów wodoru usuwa się z płaszczyzny, w którym znajdują się cztery pojedyncze wiązania kowalencyjne, na odległości H \u003d 1,31 · COS φ / 2 \u003d 0,981 Å.

Trzy połączenia środkowe mogą być realizowane nie tylko w trójkącie dwóch atomów borowych i jednego atomu wodoru, ale także między trzema atomami borowymi, na przykład, w ramach Borocheidors (Pentaaboran - B 5 H 9, grudzień - B 10 H4 itp .). W tych strukturach istnieją konwencjonalne (terminal) i zawarte w atomach wodoru z trzech środkowymi (mostkowanymi) i trójkątami z atomów boru.

Istnienie Borańczyków z ich dwusykalnikowymi połączeniami trójprodkowymi z "ślubnymi" atomami wodoru naruszyły kanonicznej doktryny Valence. Atom wodoru, który wcześniej uważany za standardowy element jednowartościowy, okazał się związany z tymi samymi wiązaniami z dwoma atomami borowymi i stał się formalnie dwukrotnym elementem. Prace U. Lilipm do rozszyfrowania struktury Boraganova rozszerzyło pomysły na wiązanie chemiczne. Komitet Nobel uhonorował Nagrodę Williama Nanny Lipovsky w chemii na rok 1976 z sformułowaniem "do badania struktury boranów (zapalenie borogidr), wyjaśniając problemy wiązań chemicznych).

Multetenter Chemical Communications.

W 1951 r., T.KIli i P.Poson niespodziewanie z syntezą dicyklopentadieny otrzymał zupełnie nowy związek żelazo-organiczny. Uzyskanie nieznanego wcześniej stabilnego stabilnego żółtopranowego krystalicznego związku żelaza natychmiast przyciągnęło uwagę.

E. Fisher i D. Yuilinson, niezależnie od siebie zainstalowany strukturę nowego związku - dwa pierścienie cyklopentadienyl znajdują się równolegle, warstwy lub w postaci "kanapki" z żelaznym atomem znajdującym się między nimi w centrum (Rys. 8). Nazwa "Ferrocen" zaproponowano przez R. Woodvord (lub raczej pracownika swojej grupy d.watch). Odzwierciedla obecność związku z atomu żelaza i dziesięć atomów węgla (ZEHN - dziesięć).

Wszystkie dziesięć obligacji (C-FE) w cząsteczce fotorosoniętej są równoważne, wartość między odległością inter-tożsamości Fe - C - 2.04 Å. Wszystkie atomy węgla w cząsteczce ferrocenowej są równoważne strukturalnie i chemicznie, każda długość komunikacja C-C 1.40 - 1,41 Å (do porównania, w długości komunikacyjnej benzenu C-C 1.39 Å). 36-elektroniczna powłoka występuje wokół atomu żelaza.

W 1973 r. Ernst Otto Fisher i Jeffrey Wilkinson otrzymali Nagrodę Nobla w chemii z brzmieniem "dla innowacyjnych, niezależnie pracujących, w dziedzinie organometalicznych, tak zwanych związków kanapkowych". Indarb Lindquist, członek szwedzkiej Królewskiej Akademii Nauk, w jego wystąpieniu przy prezentacji laureatów, powiedział, że "odkrycie i dowód nowych zasad relacji i struktur dostępnych w związkach kanapkowych są znaczącym osiągnięciem, praktyczne znaczenie z których obecnie niemożliwe jest przewidzieć. "

Obecnie uzyskane instrumenty pochodne dicyklopentadienylowych wielu metali. Pochodne metali przejściowych mają tę samą strukturę i taki sam charakter komunikacji jak ferroceń. W konsekwencji utworzono konstrukcję Lantanoidy, ale konstrukcja, która przypomina trzy-Graving Gwiazda [LA, CE, PR, jest w konsekwencji utworzona, dlatego piętnaście wyśrodkowanych łączności chemicznej.

Wkrótce po uzyskaniu ferrocenu przez dibenzolcha. Według tego samego schematu, dibenzestumolybdenu i dibenzewalvanady]. We wszystkich połączeniach tej klasy atomy metalu posiadają dwie sześciostronne pierścienie w jednej całości. Wszystkie 12 krawaty z węgla metalowego w tych związkach są identyczne.

Uranian [bis (cyclooktateTen) uran] jest również syntetyzowany, w którym atom uranu utrzymuje dwa ósme pierścienie. Wszystkie 16 krawaty z węgla uranu w Uraniaten są identyczne. Uranian uzyskuje się przez interakcję UCL 4 z mieszaniną cyclooktateterraen i potasu w tetrahydrofuranie z minus 300 C.

Proste (pojedyncze) typy łączy związków bioorganicznych.

Połączenie kowalencyjne. Wielokrotność komunikacji. Połączenie nieme-polarne. Komunikacja polarna.

Elektrony walencyjne. Orbital hybrydowy (hybrydyzowany). Komunikacja długości

Słowa kluczowe.

Charakterystyka wiązań chemicznych w związkach bioorganicznych

Aromatyczny

Wykład 1.

Systemy sprzężone: acykliczne i cykliczne.

1. Charakterystyka wiązań chemicznych w związkach bioorganicznych. Hybrydyzacja atomu węgla Orbitalu.

2. Klasyfikacja systemów koniugatu: acykliczny i cykliczny.

3 rodzaje parowania: π, π i π, p

4. Kryteria stabilności systemów koniugatu - "Energia parowania" "" "'' '' '' '

5. Acykliczne (nie cykliczne) systemy koniugatu, typy parowania. Główni przedstawiciele (alkadyjczycy, nienasyconych kwasów karboksylowych, witaminę A, karoten, licopen).

6. Cykliczne systemy koniugatu. Kryteria aromatyczne. Reguła Hyukkel. Rola koniugacji π-π-π-ρ w tworzeniu układów aromatycznych.

7. Careciclic aromatyczne związki: (benzen, naftalen, antracen, fenantrena, fenol, anilinę, kwas benzoesowy) - struktura, tworzenie układu aromatycznego.

8. Heterocykliczne związki aromatyczne (pirydyna, pirymidyna, pirolet, puryn, imidazol, furan, tiofen) - struktura, cechy tworzenia układu aromatycznego. Hybrydyzacja elektronicznych orbitałów atomów azotu w tworzeniu pięciu i sześcioosobowych związków heteroaromatycznych.

9. Medyczne i biologiczne znaczenie związków naturalnych zawierających systemy wiązania koniugatu i aromatyczne.

Początkowy poziom wiedzy na temat asymilacji tematu (kurs chemii szkolnej):

Elektroniczne konfiguracje elementów (węgla, tlenu, azotu, wodoru, siarczany. Halogenów), koncepcja''Orbitalne ", hybrydyzacja orbitalu i przestrzennej orientacji elementów orbitały pierwiastków 2, typy wiązań chemicznych, cechy tworzenia kowalencji σ-i π - Połączenia, zmiana elementów elektroespulatywnych w okresie i grupie, klasyfikacja i zasady nomenklatury związków organicznych.

Molekuły organiczne są formowane przez kovalent krawaty. Obligacje kowalencyjne powstają między dwoma atomami jąder z powodu całkowitej (wspólnej) pary elektronów. Ta metoda odnosi się do mechanizmu wymiany. Utworzone wiązania nie-polarne i polarne.

Połączenia nie-polarne Charakteryzuje się symetrycznym rozkładem gęstości elektronów między dwoma atomami, które łączy się ta relacja.

Obligacje polarne charakteryzują się asymetrycznym (nierównomiernym) rozkładem gęstości elektronowej, jego przemieszczenie występuje w kierunku bardziej elektrownicznego atomu.

Seria energii elektrycznej (zmniejszona)

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

B) atom węgla: C (SP)\u003e C (SP 2)\u003e C (SP 3)

Obligacje kowalencyjne to dwa typy: Sigma (σ) i PI (π).

W cząsteczkach organicznych Sigma (σ) komunikacja tworzy się przez elektrony znajdujące się na orbity hybrydowe (hybrydyzowane), gęstość elektronów znajduje się pomiędzy atomami na konwencjonalnej linii wiązania.

Π - Występuje połączenie (Pi-sowy) podczas nakładania dwóch nie wspomnianych orbitałów P. Główne osie ich znajdują się równolegle do siebie i prostopadle do konkurencji linii σ. Połączenie σ i π - obligacje nazywane jest połączeniem podwójnym (wielokrotnym), składa się z dwóch pary elektronów. Potrójna wiązanie składa się z trzech par elektronów - jeden σ - i dwa π-oznacza (w związkach bioorganicznych jest niezwykle rzadki).

σ - Komunikacja biorą udział w tworzeniu szkieletu cząsteczki, są one główne, a π - Komunikacja można uznać za dodatkowe, ale wymiarowe specjalne właściwości chemiczne.

1.2. Hybrydyzacja orbitalnej atomu węgla 6 s

Elektroniczna konfiguracja nieustannego stanu atomu węgla

jest wyrażony przez dystrybucję elektronów 1S 2 2S 2 2P 2.

Jednocześnie, w związkach bioorganicznych, w większości substancji nieorganicznych, atom węgla ma wartość równą czterech.

Istnieje przejście jednego z 2S elektronów do bezpłatnego orbitalu 2P. Występują podekscytowane stany atomu węgla, tworząc możliwość tworzenia trzech stanów hybrydowych, wyznaczonych jako SP 3, z SP 2, z Sp.

Hybrydowa orbitalna ma charakterystykę, która różni się od "Tidy'ys S, P, D- orbitals i jest" mieszanina "" "" dwa lub więcej rodzajów nie wspomnianych orbitalnych.

Hybrydowe orbity są charakterystyczne dla atomów tylko w cząsteczkach.

Koncepcja hybrydyzacji została wprowadzona w 1931 r. L.Poling, laureat Nagrody Nobla.

Rozważ lokalizację w przestrzeni hybrydowych orbitów.

Z S P 3 --- ---

W stanie podekscytowany powstaje 4 równoważne hybrydowe orbity. Układ wiązań odpowiada kierunkowi kątem centralnego właściwego tetrahedronu, wartością kąta między dwoma dowolnymi połączeniami wynosi 109 0 28 ,.

W Alkans i ich pochodne (alkohole, halogeny, aminy) we wszystkich atomach węgla, tlen, azot znajdują się w tym samym hybrydowym SP 3 pragnieniu. Atom węgla tworzy cztery, atom azotu trzy, dwa kowalencyjne atom tlenu σ - Komunikacja. Wokół tych łączy jest możliwość wolnego obrotu części cząsteczki względem siebie.

W Excited State Sp 2 istnieją trzy równoważne hybrydowe orbitalne, elektrony ułożone na nich tworzą trzy σ - Komunikacja, które znajdują się w tej samej płaszczyźnie, kąt między połączeniami 120 0. Ungiryded 2P - orbitale dwóch postaci atomów SOS π -Ob. Jest prostopadle do samolotu, w którym są σ - Komunikacja. Interakcja P-Elektronów jest w tym przypadku nazwa "z bocznego nakładania" "" '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' Wiele połączeń nie pozwala na wolny obrót części cząsteczki. Stała pozycja części cząsteczki towarzyszy tworzenie dwóch postaci izomerycznych płaszczyzn geometrycznych, które nazywane są: CIS (CIS) - i trans (trans) - izomery. (CIS. lat- w jedną stronę trans lat- przez).

π -Svyaz.

Atomy związane z podwójnym wiązaniem znajdują się w stanie Hybrydyzacji SP 2 i

występują w alkenach, związkach aromatycznych, tworzą grupę karbonylową

\u003e C \u003d O, Grupa Azomethy (Grupa IMINO) -Ch \u003d n-

Z SP 2 --- ---

Formuła strukturalna Związki organiczne są przedstawiane za pomocą struktur Lewisa (każda para elektronów między atomami jest zastąpiona przez kreskę)

C2H 6 CH3 - CH3 H H

1.3. Polaryzacja połączeń kowalencyjnych

Kowalencyjny komunikacja polarna charakteryzuje się nierównym rozkładem gęstości elektronów. Aby odnosić się do kierunku przesunięcia gęstości elektronowej, stosuje się dwa konwencjonalne obrazy.

Polar σ - Komunikacja. Przemieszczenie gęstości elektronicznych jest oznaczony strzałką wzdłuż linii komunikacyjnej. Koniec strzałki skierowany jest w kierunku bardziej elektroukatywnego atomu. Wygląd częściowych dodatnich i ujemnych opłat wskazujących za pomocą liter "B '' '' Delta '' 'za pomocą pożądanego znaku ładowania.

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

CH3 -\u003e O<- Н СН 3 - > C1 CH3 -\u003e NN 2

metanol chlorometan aminometan (metyloamina)

Polar Π -Svyaz.. Przemieszczenie gęstości elektronowej jest oznaczony przez półkolistą (zakrzywioną) strzałkę nad wiązaniem PI, również ukierunkowane na bardziej elektroukatywny atom. ()

b + B - B + B-

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

metanal |.

CH 3 Propanone -2

1. Pozwól rodzaju hybrydyzacji atomów węgla, tlenu, azotu w kombinacji A, B, V. Nazwij kombinację, przy użyciu reguł nomenklatury IUPAC.

A. CH3 -CH 2 - CH2 - B. CH2 \u003d CH - CH2 - CH \u003d O

VH 3 - N - C2H 5

2. Uzyskaj notowanie charakteryzujące kierunek polaryzacji BP określone połączenia W połączeniu (A - D)

A. CH3 - RR B. C2H 5 - na VN 3 -NNN-C2N 5

G. C2H 5 - CH \u003d O

Proste (pojedyncze) typy łączy związków bioorganicznych. - Koncepcja i gatunki. Klasyfikacja i cechy kategorii "Proste (pojedyncze) typów łączy linków w połączeniach bioorganicznych." 2014, 2015.

Podwójne wiązanie Kovalent relacja z czterema elektronami między dwoma sąsiednimi atomami w cząsteczce. D. s. Zwykle wskazuje na dwa uderzenia w wartości zawodowej:\u003e C \u003d C<, >C \u003d N -,\u003e C \u003d O,\u003e C \u003d S, - N \u003d N -, - N \u003d O i inne. W tym samym czasie rozumie się, że jedna para elektronów sP 2. lub sp.- Hybrydowana forma orbitalna S-° C (patrz figa. jeden ), którego gęstość elektronów koncentruje się wzdłuż osi międzyatomowej; S-° C jest podobny do prostego połączenia. Kolejna para elektronów r.-Tevitals tworzą P-° C, którego gęstość elektronów koncentruje się poza osią międzyatomową. Jeśli w tworzeniu D. s. Atomy IV lub V Grupy układu okresowego, te atomy i atomy związane z nimi są bezpośrednio zlokalizowane w tej samej płaszczyźnie; Kąty wartościowe są 120 °. W przypadku systemów asymetrycznych struktura molekularna jest możliwa. D. s. krótszy niż prosty połączenie i charakteryzuje się dużą barierą energetyczną obrotu wewnętrznego; Dlatego pozycje podstawników z atomami związanymi z D., są notorywalne, a to powoduje zjawisko geometryczne izomeria.. Związki zawierające D. z. Są zdolne do reakcji akcesyjnych. Jeśli D. s. Symetryczny elektronicznie, reakcje prowadzone są zarówno przez rodnik (przez siły Hydraulica P), jak i mechanizmów jonowych (ze względu na działanie polaryzacyjne medium). Jeśli elektronodość atomów związanych z D. S., Różne lub, jeśli są powiązane z nimi różne podstawniki, a następnie P jest całkowicie spolaryzowane. Związki zawierające Polar D. S., Podatne na przyłączenie nad mechanizmem jonowym: do elektronicznego dokładnego D. z. Odczynniki nukleofilowe są łatwo przymocowane i do dawcy elektronów D. s. - Elektrofil. Kierunek przemieszczenia elektronów podczas polaryzacji D. s. Jest to zwyczajne wskazanie strzałek w wzorach, a wynikające z nich nadwyżki ładunków - symbole d - i rE. +. Ułatwia to zrozumienie mechanizmów radykalnych i jonowych reakcji przywiązania:

W związkach z dwoma D. S., oddzielone jednym prostym wiązaniem, istnieje koniugacja p - obligacji i tworzenia pojedynczej chmury p -Electronic, która przejawia się w całym łańcuchu ( figa. 2. lewo). Konsekwencją takiego koniugacji jest zdolność do reakcji 1,4-przyłączenia:

Jeśli trzy D. s. Złapany w cyklu sześcioosobowym, wtedy Sextet P -Elektrony staje się powszechne dla całego cyklu i powstaje stosunkowo stabilny system aromatyczny (patrz figa. 2 po prawej). Przystąpienie do takich związków, takich jak odczynniki elektryczne i nukleofilowe są energetycznie trudne. (Zobacz też Łączność chemiczna. )