Obligațiunile covalente sunt reprezentate de compuși organici nesaturați care conțin legături chimice duble și triple. Descrierea naturii compușilor nesaturați, L.Poling introduce conceptele de obligațiuni sigma și π, hibridizarea orbitele atomice.

Hibridizarea de polizare pentru doi electroni de pH și doi pH au permis să explice direcția legăturilor chimice, în special configurația tetrahedrală a metanului. Pentru a explica structura etilenei din patru electroni SP3 echivalente ale atomului de carbon, este necesar să se identifice un p-electron pentru formarea unei conexiuni suplimentare numită π-comunicare. În acest caz, restul de trei-SP2 hibrid orbital sunt situate într-un plan la un unghi de 120 ° și formează legături de bază, de exemplu, o moleculă plană de etilenă.

În cazul unei molecule de acetilenă în hibridizare (prin polire), se implică doar un singur S- și un P-orbital, în timp ce se formează două orbite SP, amplasate la un unghi de 180 ° și îndreptate în laturi opuse. Două atomi de carbon p-orbital pură "se suprapun perechea în planuri interdependabile, formând două legături π ale moleculei de acetilenă liniară.

Opiniile lui L. Poling s-au reflectat în cartea sa "natura comunicațiilor chimice, de mulți ani care au devenit cartea de birou a chimistului. În 1954, L. Polying a primit Premiul Nobel pentru Chimie cu formularea "pentru studiul naturii legăturii chimice și aplicarea acesteia pentru structura de opoziție a compușilor complexi".

Cu toate acestea, sensul fizic al hibridizării selective a orbitelor atomice a rămas neclar, hibridizarea a fost transformările algebrice pe care realitatea fizică nu a putut fi atribuită.

Linus Paulong a încercat să îmbunătățească descrierea legăturii chimice, eliminarea electorality a hibridizarea orbital în moleculele compușilor nesaturați și creând teoria legăturii chimice curbate. În raportul său cu privire la simpozion privind chimia organică teoretică dedicată memoriei lui Kekule (Londra, Septembrie 1958), L. Polying a propus un nou mod de a descrie o legătură dublă ca o combinație a două legături chimice curbate identice, și legături triple - trei Obligațiuni chimice curbate. Pe aceasta

simpozionul L. Polying a argumentat cu toate categoric:

Pot exista chimiști, crezând că o inovație extrem de importantă ... o descriere a descrierilor σ, π pentru sisteme de cuplare dublă sau triplă și conjugate în loc de o descriere cu ajutorul legăturilor curbate. Eu susțin că descrierea σ, π- este mai puțin satisfăcătoare decât descrierea cu ajutorul legăturilor curbate, că această inovație trece doar și va concedia în curând.

ÎN noua teorie Polneg Toți electronii de legare au devenit echivalent și echivalent din linia care leagă kernelul moleculei. Teoria legăturii chimice curbate a Polneg a luat în considerare interpretarea statistică a funcției de undă a M. născut, corelația electronică Coulomb a electronilor. Sensul fizic a apărut - natura legăturii chimice este determinată pe deplin de interacțiunea electrică a nucleelor \u200b\u200bși a electronilor. Cu cât sunt mai mari electronii de legare, cu atât distanța interstițială este mai mică și legătura chimică mai puternică între atomii de carbon.

Trei comunicări chimice centrale

Dezvoltarea în continuare a ideilor despre legătura chimică a dat fizicochimia americană din U. Lipskomb, care a dezvoltat teoria legăturilor cu trei centrale electronice și a teoriei topologice, permițând structurii unor hidruri de bor (Boronovodov).

Vaporii de electroni în trei legături chimice centrate sunt comune pentru trei atomi nucleari. În cel mai simplu reprezentant al legăturii chimice cu trei centrate - ionul molecular al hidrogenului H3 + perechea electronică deține trei protoni în întreg întregul întreg.

Patru funcții unice covalente funcționează în molecula de scufundări comunicarea B-H și două conexiuni cu trei centrale cu două electroni. Distanța inter-identitate în legătură unică covalentă este de 1,19 Å, în timp ce distanța similară în cele două centre B-H-B este de 1,31 Å. Unghiul de BHB (φ) este de 830. Combinația a două legături cu trei centre în molecula Dieboy permite kernelul atomilor de bor la o distanță de DB-B \u003d 2,1,31 · păcat φ / 2 \u003d 1,736 A. Miezul atomilor de hidrogen de legare este îndepărtat din plan în care sunt localizate patru legături covalente unice, la o distanță h \u003d 1,31 · cos φ / 2 \u003d 0,981 Å.

Trei conexiuni centre pot fi realizate nu numai în triunghiul de doi atomi de bor și un atom de hidrogen, dar, de asemenea, între cei trei atomi de bor, de exemplu, în borocheidors cadru (pentaboran - B 5 H 9, decembrie - B 10 H 4, etc .). În aceste structuri există convenționale (terminale) și incluse în atomii de hidrogen și triunghiuri de legătură tri-centrale de la atomii de bor.

Existența boranienilor cu legăturile lor cu trei electronice cu atomii de hidrogen "mireasă" au încălcat doctrina canonică a valenței. Atomul de hidrogen, care anterior considerat un element monovalent standard, sa dovedit a fi asociat cu aceleași legături cu doi atomi de bor și a devenit un element bivalent formal. Lucrările de la U. lilipsm pentru a descifra structura Boraganov a extins ideile despre legătura chimică. Comitetul Nobel onorat William Nanna Premiul Lipovsky în Chimie pentru 1976 cu textul „pentru studierea structurii borani (borogidritis), clarificarea problemelor legăturilor chimice).

Comunicații chimice multicentrice

În 1951, T.Kili și P.poson în mod neașteptat cu o sinteză a diciclopentadienilului a primit un compus complet de fier-organic complet. Obținerea unui necunoscut mai devreme, singurul compus cristalin galben-portocaliu din fier imediat atras atenția imediat.

E. Fisher și D. Yuilinson, independent unul față de celălalt instalat structura noului compus - două inele de ciclopentadienil sunt amplasate în paralel, straturi, sau sub forma unui „sandwich“, cu un atom de fier situat între ele în centrul (Figura 8). Denumirea "Ferrocene" a fost propusă de R. WoodVord (sau mai degrabă, un angajat al grupului său D.Watch). Aceasta reflectă prezența în compusul atomului de fier și zece atomi de carbon (zehn zece).

Toate cele zece legături (C-Fe) din molecula de ferocen sunt echivalente, valoarea distanței inter-identitate Fe - C - 2.04 Å. Toți atomii de carbon din molecula de ferocen sunt echivalentă din punct de vedere structural și chimic, fiecare lungime cOMUNICAREA C-C 1.40 - 1.41 Å (pentru comparație, în lungimea de comunicare Benzen C-C 1.39 Å). O cochilie 36-electronică are loc în jurul atomului de fier.

În 1973, Ernst Otto Fisher și Jeffrey Wilkinson au primit Premiul Nobel în chimie cu formularea "pentru munca inovatoare, independent, în domeniul organometalului, așa-numiții compuși sandwich". ADANTB Lindquist, membru al Academiei Regale Suedeze de Științe, în discursul său la prezentarea laurearilor, a declarat că "descoperirea și dovada noilor principii ale relațiilor și structurile disponibile în compușii sandwich sunt o realizare semnificativă, semnificația practică din care în prezent este imposibil să se prevadă. "

Obținute derivate de diciclopentadienily de multe metale. Derivații metalelor de tranziție au aceeași structură și aceeași caracter de comunicare ca Ferrocene. Lantanoids forma nu este o structură de tip sandwich, ci un design care seamănă cu un-trei glaving stele [LA, CE, atomii de PR, este, prin urmare, a creat, prin urmare, cincisprezece centrate comunicări chimice.

Curând, după ce Ferrocene a fost obținut de Dibenzolch. Conform aceleiași scheme, dibenzestumolybdenum și dibenzevalvandy]. În toate conexiunile din această clasă, atomii de metal dețin două inele cu șase fețe într-un singur întreg. Toate cele 12 legături de carbon metalic în acești compuși sunt identici.

Uranian [bis (CiclooHTateten) Uraniu] este, de asemenea, sintetizat, în care atomul de uraniu păstrează două inele opt. Toate cele 16 legături de carbon de uraniu în Uraniatene sunt identice. Uranianul este obținut prin interacțiunea lui UCL 4 cu un amestec de CiclooDateTran și potasiu în tetrahidrofuran la minus 300 C.

Simple (single) Tipuri de legături din compușii bioorganici.

Conexiune covalentă. Comunicare multiplă. Conexiune non-polară. Comunicare polară.

Electroni de valență. Hibrid (hibridizat) orbital. Lungime Comunicare

Cuvinte cheie.

Caracteristicile obligațiunilor chimice în compușii bioorganici

Aromatice

Curs 1.

Sisteme conjugate: aciclice și ciclice.

1. Caracteristicile obligațiunilor chimice în compușii bioorganici. Hibridizarea atomului de carbon orbital.

2. Clasificarea sistemelor conjugate: aciclice și ciclică.

3 tipuri de asociere: π, π și π, p

4. Criterii de stabilitate a sistemelor conjugate - "Energia perechii" '' '' '' '' '

5. Sisteme de conjugat aciclic (non-ciclic), tipuri de asociere. Reprezentanți majori (alkadieni, acizi carboxilici nesaturați, vitamina A, caroten, licopen).

6. Sisteme de conjugat ciclic. Criterii aromatice. Hyukkel regulă. Rolul conjugării π-π, π-ρ în formarea sistemelor aromatice.

7. Compuși aromatici Careciclic: (benzen, naftalină, antracen, fenantren, fenol, anilină, acidul benzoic) - structura, formarea unui sistem aromatic.

8. Compuși aromatici heterociclici (piridină, pirimidină, pirolet, purină, imidazol, furan, tiofen) - structură, caracteristici ale formării unui sistem aromatic. Hibridizarea orbitălor electronice ale atomului de azot în formarea compușilor heteroaromatici de cinci și șase membri.

9. Importanța medicală și biologică a compușilor naturali care conțin sisteme de legare conjugate și aromatice.

Nivelul inițial de cunoaștere pentru asimilarea subiectului (cursul de chimie școlară):

Configurații electronice ale elementelor (carbon, oxigen, azot, hidrogen, sulfitial. Halogeni), concept''orbital ", hibridizarea orbitală și spațială a elementelor Orbitale ale elementelor 2 perioade, tipuri de obligațiuni chimice, caracteristici ale formării covalentei σ-și π - conexiuni, schimbarea elementelor electronegativitate în perioada și un grup, clasificarea și principiile nomenclaturii compușilor organici.

Moleculele organice sunt formate din legături covalente.. Obligațiunile covalente apar între cele două atomi nuclei datorită perechii totale de electroni (comune). Această metodă se referă la mecanismul de schimb. Formate legături non-polare și polare.

Conexiuni non-polare Caracterizată printr-o distribuție simetrică a densității electronice între doi atomi, pe care această relație le conectează.

Legăturile polare sunt caracterizate de distribuția asimetrică (inegală) a densității electronice, deplasarea sa are loc spre un atom mai electronegativ.

Seria de electricitate (redusă)

A) Elemente: F\u003e O\u003e N\u003e C1\u003e Br\u003e I ~ ~ s\u003e C\u003e H

B) Atom de carbon: C (SP)\u003e C (SP 2)\u003e C (SP 3)

Obligațiunile covalente sunt două tipuri: Sigma (σ) și PI (π).

În moleculele organice ale Sigma (σ), comunicațiile sunt formate din electroni situați pe orbite hibrid (hibridizate), densitatea electronică este situată între atomi pe linia convențională a legării lor.

π - conexiunea (bufnițele PI) apar la suprapunerea a două orbite PR ne-menționate. Axele principale ale acestora sunt situate în paralel unul cu celălalt și perpendicular pe linia σ-concurs. Combinația dintre legăturile σ și π este numită o conexiune dublă (multiplă), constă din două perechi de electroni. Bondul triplu constă din trei perechi de electroni - un σ - și două mijloace π. (În compuși bioorganici este extrem de rar).

σ - Comunicațiile sunt implicate în formarea scheletului moleculei, ele sunt principalele și π - Comunicațiile pot fi considerate ca proprietăți chimice speciale suplimentare, dar dimensionate.

1.2. Hibridizarea atomului de carbon orbital 6 s

Configurația electronică a unei stări neexpuse a atomului de carbon

acesta este exprimat prin distribuția electronilor 1s 2 2s 2 2p 2.

În același timp, în compuși bioorganici, la majoritatea substanțelor anorganice, atomul de carbon are valență egală cu patru.

Există o tranziție a unuia dintre electroni de 2s la orbitalul liber 2p. Stările excitate ale atomului de carbon apar, creând posibilitatea formării a trei stări hibride, desemnate ca SP 3, cu SP 2, cu SP.

Orbitalul hibrid are caracteristici care sunt diferite de "Tidy'ys S, P, D-Orbitetals și" amestec "" "" "" "" "" "" "" sau mai multe tipuri de orbital ne-menționați.

Orbitenele hibride sunt specifice atomilor numai în molecule.

Conceptul de hibridizare a fost introdus în 1931. L.POLING, Laureat al Premiului Nobel,.

Luați în considerare locația în spațiul orbitălor hibride.

Cu s p 3 --- ----

În starea excitată, se formează 4 orbite hibrid echivalente. Aranjamentul de obligațiuni corespunde direcției unghiurilor centrale ale tetraedrului corect, valoarea unghiului dintre cele două conexiuni este de 109 0 28 ,.

În alkans și derivații lor (alcooli, halogeni, amine) în toți atomii de carbon, oxigen, azot sunt situate în același hibrid SP 3 dorința. Un atom de carbon formează patru, atom de azot trei, două atomi de oxigen covalent σ - Comunicare. În jurul acestor link-uri este posibilă rotație liberă a părților moleculei relativ una față de cealaltă.

În statul SP 2 încântat, există trei orbitate hibrid echivalente, electronii aranjați pe ele formează trei σ - Comunicații, care sunt situate în același plan, unghiul dintre conexiunile 120 0. Ungibridizate 2P - orbite ale a două forme de atomi SOS π -B. Este perpendicular în avionul în care există σ - Comunicare. Interacțiunea dintre P electroni este în acest caz denumirea „de suprapunere laterală“ „“ „“ „“ „“ „“ „“ „“ „“ „“ „“ „“ „“ O conexiune multiplă nu permite rotirea liberă a părților moleculei. Poziția fixă \u200b\u200ba părților moleculei este însoțită de formarea a două forme izomerice plane geometrice numite: cis (cis) și trans (trans) - izomeri. (cis. lat.- un fel, trans lat.- prin).

π -Svyaz.

Atomii asociați cu dublă legătură sunt într-o stare de hibridizare SP 2 și

sunt prezente în alchii, compuși aromatici, formează o grupare carbonil

\u003e C \u003d O, Grupul Azometic (Grupul Imino) -CH \u003d N-

Cu SP 2 - -----

Formula structurala Compușii organici sunt descriși folosind structuri Lewis (fiecare pereche de electroni între atomi este înlocuită cu o linie)

C2H6CH3 - CH3H H H

1.3. Polarizarea conexiunilor covalente

Comunicarea polară covalentă se caracterizează prin distribuția inegală a densității electronice. Pentru a se referi la direcția offsetului densității electronice, sunt utilizate două imagini convenționale.

Polar σ - Comunicare. Deplasarea electronică a densității este indicată de o săgeată de-a lungul liniei de comunicare. Sfârșitul săgeții este îndreptat spre atomul mai electronegativ. Apariția încărcărilor parțiale pozitive și negative indică utilizarea literei "B" '' '' '' '' '' 'cu marca de încărcare dorită.

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

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

metanol clorometan aminometan (metilamină)

Polar π -svyaz.. Deplasarea densității electronice este indicată de o săgeată semicirculară (curbată) peste legarea PI, îndreptată spre atomul mai electronegativ. ()

b + B - B + B-

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

metanal |

Ch 3 propanone -2

1. Permiteți tipului de hibridizare a atomilor de carbon, oxigenului, azotului în combinația A, B, V. denumind combinația, utilizând regulile de nomenclatura IUPAC.

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

VH 3 - N - C2H5

2. Faceți notația care caracterizează direcția polarizării BP conexiuni specificate În combinație (A - D)

A. CH 3 - RR B. C2H5 - pe VN 3 -NN-C 2N 5

G. C2H5 - CH \u003d O

Simple (single) Tipuri de legături din compușii bioorganici. - concept și specii. Clasificarea și caracteristicile categoriei "Simple (Single) Tipuri de link-uri în conexiuni bioorganice." 2014, 2015.

Dublă legătură Relația covalentă cu patru electroni între doi atomi adiacenți din moleculă. D. s. De obicei, este indicat de două lovituri de valență:\u003e c \u003d c<, >C \u003d n-,\u003e c \u003d 0,\u003e c \u003d s, - n \u003d n-, - n \u003d O și altele. În același timp, se înțelege că o pereche de electroni cu sp. 2. sau sp.- formă orbitală hibridizată (vezi smochin. unu ), a cărui densitate de electroni este concentrată de-a lungul axei interatomice; S-° C este similar cu o conexiune simplă. O altă pereche de electroni cu r.-Evubitals Formează P- ° C, densitatea electronică este focalizată în afara axei interatomice. Dacă în formarea D. s. Atomii IV sau V grupele sistemului periodic, acești atomi și atomi asociați cu ele sunt situate direct în același plan; Unghiurile de valență sunt de 120 °. În cazul sistemelor asimetrice, structura moleculară este posibilă. D. s. mai scurtă decât o simplă conexiune și se caracterizează printr-o barieră de energie înaltă de rotație internă; Prin urmare, pozițiile substituenților cu atomi asociați cu D., nu este notabilă, și acest lucru determină fenomenul geometricului isomeria.. Compușii care conțin D. cu., Sunt capabili de reacții de aderare. Dacă D. s. Simetric electronic, reacțiile sunt efectuate atât prin radical (de către Hydraulica P Force), cât și prin mecanismele de ioni (datorită acțiunii polarizante a mediului). Dacă electronegativitatea atomilor asociată cu D. s., Diverse sau dacă diverse substituenți sunt asociați cu ele, atunci P este complet polarizată. Compușii care conțin polar D. s., Predispus la atașare peste mecanismul ionic: la exactitatea electronică D. s. Reactivii nucleofili sunt ușor atașați și la donatorul de electroni D. s. - electrofile. Direcția de deplasare a electronilor în timpul polarizării D. s. Este obișnuit să indicați săgețile în formule și la încărcările excesive rezultate - simboluri d - și d. +. Acest lucru facilitează înțelegerea mecanismelor radicale și de ioni ale reacțiilor atașamentului:

În compuși cu două D. s., Separate printr-o legătură simplă, există o conjugare a legăturilor P și formarea unui singur nor p -electronic, a cărei dabilitorii se manifestă de-a lungul întregului lanț ( smochin. 2. stânga). Consecința unei astfel de conjugații este capacitatea de a reacționa 1,4-atașare:

Dacă trei D. s. Prins într-un ciclu cu șase membri, atunci Sextet P-Electrons devine comună întregului ciclu și se formează un sistem aromatic relativ stabil (a se vedea smochin. 2, pe dreapta). Aderarea la astfel de compuși, cum ar fi reactivii electrici și nucleofil, este dificilă din punct de vedere energetic. (Vezi si Comunicații chimice. )