Ang mga covalent bond ay kinakatawan ng unsaturated organic compounds na naglalaman ng double and triple chemical bonds. Upang ilarawan ang likas na katangian ng mga unsaturated compounds, ang L.Poling ay nagpapakilala sa mga konsepto ng sigma- at π-bono, hybridization atomic Orbitals..

Poling hybridization para sa dalawang s- at dalawang pH electron na pinapayagan na ipaliwanag ang direksyon ng mga bono ng kemikal, lalo na ang configuration ng tetrahedral ng mitein. Upang ipaliwanag ang istraktura ng ethylene mula sa apat na katumbas na SP3 na mga elektron ng carbon atom, kinakailangan upang makilala ang isang P-elektron para sa pagbuo ng isang karagdagang koneksyon na tinatawag na π-komunikasyon. Sa kasong ito, ang tatlong natitirang SP2-hybrid orbital ay matatagpuan sa isang eroplano sa isang anggulo ng 120 ° at bumuo ng mga pangunahing bono, halimbawa, isang patag na molekula ng ethylene.

Sa kaso ng isang molekula ng acetylene sa hybridization (sa pamamagitan ng polying), isa lamang S- at isang p-orbital ay kasangkot, habang ang dalawang SP-orbitals ay nabuo, na matatagpuan sa isang anggulo ng 180 ° at nakadirekta sa magkabilang panig. Dalawang "purong" p-orbital carbon atoms pairly magkakapatong sa mga interdependacular na eroplano, na bumubuo ng dalawang π-bono ng linear acetylene molecule.

Ang mga pananaw ng L. Poling ay makikita sa kanyang aklat na "Ang Kalikasan ng Kemikal na Komunikasyon, sa maraming taon na naging desk book ng botika. Noong 1954, si L. Polying ay iginawad sa Nobel Prize para sa Chemistry sa mga salita "para sa pag-aaral ng likas na katangian ng kemikal na bono at ang aplikasyon nito para sa istraktura ng pagsalungat ng mga kumplikadong compound."

Gayunpaman, ang pisikal na kahulugan ng pumipili hybridization ng atomic orbital ay nanatiling hindi maliwanag, hybridization ay algebraic transformations na pisikal na katotohanan ay hindi maaaring maiugnay.

Tinangka ni Linus Paulong na mapabuti ang paglalarawan ng bono ng kemikal, na inaalis ang elektoral ng hybridization ng orbital sa mga molecule ng unsaturated compounds at paglikha ng teorya ng hubog na bono ng kemikal. Sa kanyang ulat sa simposyum sa teoretikal na organic na kimika na nakatuon sa memorya ng Kekule (London, Setyembre 1958), ang Polying ay nagpanukala ng isang bagong paraan ng paglalarawan ng double bond bilang isang kumbinasyon ng dalawang magkaparehong hubog na mga bono ng kemikal, at triple bonds - tatlo Mga kurbatang kemikal na mga bono. Sa ganito

ang Symposium L. Polying ay nakipagtalo sa lahat ng kategorya:

Maaaring may mga chemists, naniniwala na ang isang napakahalagang pagbabago ... isang paglalarawan ng σ, π- Mga paglalarawan para sa double o triple coupling at conjugate system sa halip ng isang paglalarawan sa tulong ng mga hubog na mga bono. Nagtalo ako na σ, π- paglalarawan ay mas kasiya-siya kaysa sa paglalarawan sa tulong ng mga hubog na link, na ang makabagong ideya na ito ay dumadaan lamang at malapit nang bale-walain.

SA bagong teorya Polneg lahat ng umiiral na mga electron ay naging katumbas at katumbas mula sa linya na kumukonekta sa kernel ng molekula. Ang teorya ng kurbadong bono ng kemikal ng Polneg ay isinasaalang-alang ang statistical interpretasyon ng wave function ng M. Born, ang Coulomb electronic correlation ng mga electron. Lumitaw ang pisikal na kahulugan - ang likas na katangian ng bono ng kemikal ay ganap na tinutukoy ng elektrikal na pakikipag-ugnayan ng nuclei at mga elektron. Ang mas malaki ang umiiral na mga electron, mas maliit ang distansya ng interstitial at ang mas malakas na bono ng kemikal sa pagitan ng mga atomo ng carbon.

Tatlong Center Chemical Communications.

Ang karagdagang pag-unlad ng mga ideya tungkol sa kemikal na bono ay nagbigay ng American physicochemistry ng U. Lipskomb, na bumuo ng teorya ng dalawang-electronic three-center relasyon at topological theory, na nagpapahintulot sa istraktura ng ilan sa ilang mga boron hydride (Boronovodov).

Ang singaw ng elektron sa tatlong nakasentro na bono ng kemikal ay karaniwan sa tatlong atomo ng nuclear. Sa pinakasimpleng kinatawan ng three-centered chemical bond - ang molecular ion ng hydrogen H3 + ang elektronikong pares ay mayroong tatlong proton sa kabuuan.

Apat na single covalent function ang gumana sa dive molecule. b-h Communication. at dalawang dalawang-elektron na tatlong-sentro na koneksyon. Ang inter-identity distansya sa solong covalent bono ay 1.19 å, habang ang katulad na distansya sa three-center B-H-B ay 1.31 å. Ang anggulo ng tatlong-center BHB (φ) ay 830. Ang kumbinasyon ng dalawang tatlong-sentro ng mga bono sa molekula ng Dieboy ay nagbibigay-daan sa kernel ng mga atom ng boron sa layo ng db-b \u003d 2 · 1.31 · Sin φ / 2 \u003d 1.736 Å. Ang core ng umiiral na mga atom ng hydrogen ay inalis mula sa eroplano kung saan ang apat na solong covalent bond ay matatagpuan, sa layo na H \u003d 1.31 · Cos φ / 2 \u003d 0.981 å.

Tatlong center koneksyon ay maaaring natanto hindi lamang sa tatsulok ng dalawang boron atoms at isang hydrogen atom, ngunit din sa pagitan ng tatlong boron atoms, halimbawa, sa frame borocheidors (pentaboran - b 5 h 9, Disyembre - b 10 h 4, atbp .). Sa mga istruktura na ito ay may maginoo (terminal) at kasama sa three-center bond (bridging) hydrogen atoms at triangles mula sa boron atoms.

Ang pagkakaroon ng mga Boranian sa kanilang dalawang-elektron na tatlong sentrong koneksyon sa "pangkasal" na mga atom ng hydrogen ay lumabag sa canonical doktrina ng valence. Ang hydrogen atom, na dating itinuturing na isang karaniwang elemento ng monavalent, ay nakaugnay sa parehong mga bono na may dalawang atoms ng boron at naging pormal na bivalent elemento. Ang mga gawa ni U. Lilipsm upang maintindihan ang istraktura ng Boraganov ay pinalawak ang mga ideya tungkol sa kemikal na bono. Pinarangalan ng Nobel Committee si William Nanna Lipovsky Prize sa Chemistry para sa 1976 sa mga salita "para sa pag-aaral ng istraktura ng Boranes (Borogidritis), clarifying ang mga problema ng mga bono ng kemikal).

Multicenter Chemical Communications.

Noong 1951, ang T.kili at P.Poson nang hindi inaasahan sa isang pagbubuo ng dicyclopentadienyl ay nakatanggap ng isang ganap na bagong iron-organic compound. Ang pagkuha ng isang hindi kilalang mas maaga na matatag na yellow-orange mala-kristal na tambalan ng bakal ay agad na nakakaakit ng pansin.

E. Fisher at D. Yuilinson, malaya sa bawat isa na naka-install ang istraktura ng bagong tambalan - dalawang singsing ng cyclopentadienyl ay matatagpuan sa parallel, layers, o sa anyo ng isang "sandwich" na may iron atom na matatagpuan sa pagitan ng mga ito sa gitna (Larawan 8). Ang pangalan na "Ferrocene" ay iminungkahi ni R. Woodvord (o sa halip, isang empleyado ng kanyang grupo D.Watch). Sinasalamin nito ang presensya sa compound ng iron atom at sampung carbon atoms (Zehn - sampu).

Ang lahat ng sampung bono (C-Fe) sa ferrocene molecule ay katumbas, ang halaga ng inter-identity distance Fe - C - 2.04 å. Ang lahat ng carbon atoms sa ferrocene molecule ay structurally at chemically katumbas, bawat haba c-c komunikasyon 1.40 - 1.41 å (para sa paghahambing, sa Benzene C-C 1.39 å haba ng komunikasyon). Ang isang 36-electronic shell ay nangyayari sa paligid ng iron atom.

Noong 1973, si Ernst Otto Fisher at Jeffrey Wilkinson ay iginawad sa Nobel Prize sa Chemistry sa mga salita "para sa makabagong, nakapag-iisa na trabaho, sa larangan ng organometallic, tinatawag na sandwich compounds." Ang Indarb Lindquist, miyembro ng Swedish Royal Academy of Sciences, sa kanyang pagsasalita sa pagtatanghal ng mga laureates, ay nagsabi na "ang pagtuklas at patunay ng mga bagong prinsipyo ng mga relasyon at istruktura na magagamit sa mga sandwich compound ay isang makabuluhang tagumpay, ang praktikal na kahalagahan na kung saan ay kasalukuyang imposible upang mahulaan. "

Sa kasalukuyan ay nakuha ang dicyclopentadienyl derivatives ng maraming mga riles. Ang mga derivatives ng mga riles ng paglipat ay may parehong istraktura at ang parehong katangian ng komunikasyon bilang ferrocene. Ang mga lantanoid ay hindi isang istraktura ng sanwits, ngunit isang disenyo na kahawig ng isang tatlong-glaving star [La, Ce, PR atoms, ay dahil dito nilikha, samakatuwid labinlimang nakasentro kemikal na komunikasyon.

Di-nagtagal, pagkatapos na makuha si Ferrocene ng Dibenzolch. Ayon sa parehong pamamaraan, Dibenzestumolybdenum at Dibenzevalvanady]. Sa lahat ng koneksyon ng klase na ito, ang mga metal atoms ay may dalawang anim na panig na single sa isang solong kabuuan. Ang lahat ng 12 relasyon ng metal-carbon sa mga compound na ito ay magkapareho.

Uranian [bis (cyclooktateten) uranium] ay din synthesized, kung saan ang uranium atom ay nagpapanatili ng dalawang ikawalo rings. Ang lahat ng 16 na relasyon ng uranium-carbon sa uraniatene ay magkapareho. Uranian ay nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng UCL 4 na may halo ng cyclooktateTraen at potasa sa tetrahydrofuran na may minus 300 C.

Simple (solong) mga uri ng link ng mga relasyon sa bioorganic compounds.

Covalent connection. Maramihang komunikasyon. Non-polar connection. Polar Communication.

Valence electron. Hybrid (hybridized) orbital. Haba ng komunikasyon

Mga keyword.

Mga katangian ng mga kemikal na bono sa bioorganic compounds.

Aromatiko

Lecture 1.

Conjugated system: acyclic at cyclic.

1. Mga katangian ng mga kemikal na bono sa mga bioorganic compound. Hybridization ng carbon atom orbital.

2. Pag-uuri ng mga sistema ng conjugate: acyclic at cyclic.

3 uri ng pagpapares: π, π at π, p

4. Pamantayan ng katatagan ng mga sistema ng conjugate - 'enerhiya ng pagpapares' '' '' '' '' ''

5. Acyclic (non-cyclic) conjugate system, mga uri ng pagpapares. Mga pangunahing kinatawan (Alkadians, unsaturated carboxylic acids, bitamina A, carotene, licopene).

6. Cyclic conjugate systems. Aromatic pamantayan. Hyukkel Rule. Ang papel na ginagampanan ng π-π-, π-ρ-conjugation sa pagbuo ng mga aromatic system.

7. Careciclic aromatic compounds: (benzene, naphthalene, anthracene, phenantrene, phenol, aniline, benzoic acid) - istraktura, pagbuo ng isang aromatic system.

8. heterocyclic aromatic compounds (pyridine, pyrimidine, pyrrolet, purine, imidazole, furan, thiophene) - istraktura, mga tampok ng pagbuo ng isang aromatikong sistema. Hybridization ng electronic orbital ng nitrogen atom sa pagbuo ng limang at anim na miyembro heteroaromatic compounds.

9. Ang medikal at biological na kahalagahan ng mga likas na compound na naglalaman ng mga conjugate bonding system, at mabango.

Ang unang antas ng kaalaman para sa paglagas ng paksa (kurso sa kimika ng paaralan):

Electronic configurations ng mga elemento (carbon, oxygen, nitrogen, hydrogen, sulfitial. Halogens), concept''orbital '', hybridization ng orbital at spatial orientation ng mga orbito ng mga elemento 2 mga panahon, mga uri ng mga kemikal na bono, mga tampok ng pagbuo ng covalent σ-at π - Mga koneksyon, pagbabago ng mga elemento ng elektronegativity sa panahon at isang grupo, pag-uuri at mga prinsipyo ng katawagan ng mga organic compound.

Ang mga organikong molecule ay nabuo sa pamamagitan ng. covalent Ties.. Ang mga bono ng covalent ay lumitaw sa pagitan ng dalawang atom ng nuclei dahil sa kabuuang (karaniwang) pares ng mga elektron. Ang pamamaraang ito ay tumutukoy sa mekanismo ng palitan. Nabuo non-polar at polar bonds.

Non-polar connections. Nailalarawan sa pamamagitan ng isang simetriko pamamahagi ng density ng elektron sa pagitan ng dalawang atoms, na kumokonekta ang relasyon na ito.

Ang mga polar bond ay nailalarawan sa pamamagitan ng walang simetrya (hindi pantay) pamamahagi ng densidad ng elektron, ang pag-aalis nito ay nangyayari patungo sa isang mas electronegative atom.

Serye ng koryente (nabawasan)

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

B) Carbon Atom: C (SP)\u003e C (SP 2)\u003e C (SP 3)

Ang mga covalent bond ay dalawang uri: sigma (σ) at pi (π).

Sa organic molecules ng sigma (σ), ang mga komunikasyon ay nabuo sa pamamagitan ng mga elektron na matatagpuan sa hybrid (hybridized) orbitals, density ng elektron ay matatagpuan sa pagitan ng mga atom sa maginoo na linya ng kanilang mga umiiral.

π - koneksyon (Pi-Owls) mangyari kapag nagsasapawan ng dalawang di-nabanggit na P-Orbitals. Ang pangunahing axes ng mga ito ay matatagpuan sa parallel sa bawat isa at patayo sa linya σ-kumpetisyon. Ang kumbinasyon ng σ at π - ang mga bono ay tinatawag na double (maramihang) koneksyon, ay binubuo ng dalawang pares ng mga elektron. Ang triple bond ay binubuo ng tatlong pares ng mga electron - isang σ - at dalawang π-ibig sabihin. (Sa bioorganic compounds ito ay napakabihirang).

σ - Ang mga komunikasyon ay kasangkot sa pagbuo ng balangkas ng molekula, ang mga ito ang pangunahing, at π - Ang mga komunikasyon ay maaaring isaalang-alang bilang isang karagdagang, ngunit sizing espesyal na kemikal na katangian.

1.2. Hybridization ng orbital carbon atom 6 S.

Electronic configuration ng isang unexcited estado ng carbon atom.

ito ay ipinahayag ng pamamahagi ng mga elektron 1s 2 2 2 2p 2.

Kasabay nito, sa mga bioorganic compound, pati na rin, sa karamihan ng mga inorganic na sangkap, ang carbon atom ay may valence na katumbas ng apat.

May isang paglipat ng isa sa 2s electron sa libreng 2p orbital. Ang nasasabik na mga estado ng carbon atom ay nangyari, na lumilikha ng posibilidad na bumubuo ng tatlong hybrid na estado, na itinalaga bilang SP 3, na may sp 2, na may sp.

Ang hybrid orbital ay may mga katangian na naiiba mula sa '' tidy'ys s, p, d-orbitals at 'pinaghalong' '' '' dalawa o higit pang mga uri ng di-nabanggit na orbital.

Ang mga hybrid na orbital ay kakaiba sa mga atoms lamang sa mga molecule.

Ang konsepto ng hybridization ay ipinakilala noong 1931. L.Poling, laureate ng Nobel Prize,.

Isaalang-alang ang lokasyon sa puwang ng hybrid orbital.

May s p 3 --- - ---

Sa nasasabik na estado, ang 4 katumbas na hybrid orbital ay nabuo. Ang pag-aayos ng mga bono ay tumutugma sa direksyon ng mga sentral na anggulo ng tamang tetrahedron, ang halaga ng anggulo sa pagitan ng dalawang koneksyon ay 109 0 28 ,.

Sa Alkans at ang kanilang mga derivatives (alkohol, halogens, amines) sa lahat ng mga atoms ng carbon, oxygen, nitrogen ay matatagpuan sa parehong hybrid SP 3 pagnanais. Isang carbon atom form apat, nitrogen atom tatlo, dalawang covalent oxygen atom σ - Komunikasyon. Sa paligid ng mga link na ito ay posibleng libreng pag-ikot ng mga bahagi ng molekula na may kaugnayan sa bawat isa.

Sa nasasabik na estado SP 2, mayroong tatlong katumbas na hybrid orbital, ang mga electron ay nakaayos sa kanila na tatlong σ - Komunikasyon, na matatagpuan sa parehong eroplano, ang anggulo sa pagitan ng mga koneksyon 120 0. Ungibridized 2P - Orbital ng dalawang SOS atoms form. π -Ob. Ito ay patayo sa eroplano kung saan may mga σ - Komunikasyon. Ang pakikipag-ugnayan ng P-Electrons ay nasa kasong ito ang pangalan 'ng lateral overlap' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' ' Ang isang maramihang koneksyon ay hindi pinapayagan ang libreng pag-ikot ng mga bahagi ng molekula. Ang nakapirming posisyon ng mga bahagi ng molekula ay sinamahan ng pagbuo ng dalawang geometriko eroplano isomeric form na tinatawag na: CIS (CIS) - at trans (trans) - isomers. (CIS. lat.- isang paraan, trans. lat.- sa kabuuan).

π -Svyaz.

Ang mga atomo na nauugnay sa double bond ay nasa isang estado ng hybridization SP 2 at

ay naroroon sa mga alkens, aromatic compounds, bumuo ng carbonyl group

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

May sp 2 - --- ---

Estruktural formula Ang mga organic compound ay itinatanghal gamit ang mga istruktura ng Lewis (bawat pares ng mga elektron sa pagitan ng mga atom ay pinalitan ng isang gitling)

C 2 h 6 ch 3 - ch 3 h h

1.3. Polariseysyon ng mga koneksyon sa covalent.

Ang komunikasyon ng Covalent Polar ay nailalarawan sa pamamagitan ng hindi pantay na pamamahagi ng density ng elektron. Upang sumangguni sa direksyon ng elektron density offset, dalawang maginoo imahe ay ginagamit.

Polar σ - komunikasyon. Ang electronic density displacement ay tinutukoy ng isang arrow kasama ang linya ng komunikasyon. Ang dulo ng arrow ay nakadirekta patungo sa mas electronegative atom. Ang hitsura ng bahagyang positibo at negatibong singil ay nagpapahiwatig ng paggamit ng letrang 'B' '' 'delta' '' sa nais na marka ng singilin.

b + b - b + b + b - b + b-

CH 3 -\u003e O.<- Н СН 3 - > C1 ch 3 -\u003e nn 2.

methanol chloromethane aminomethane (methylamine)

Polar π -svyaz.. Ang pag-aalis ng densidad ng elektron ay tinutukoy ng isang kalahating bilog (hubog) na arrow sa pi-bonding din nakadirekta patungo sa mas electronegative atom. ()

b + b - b + b-

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

metanal |

CH 3 propanone -2.

1. Payagan ang uri ng hybridization ng carbon atoms, oxygen, nitrogen sa kumbinasyon ng A, B, V. pangalanan ang kumbinasyon, gamit ang mga panuntunan ng IUPAC nomenclature.

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. Gumawa ng notasyon characterizing ang direksyon ng polariseysyon ng BP tinukoy na koneksyon Sa kumbinasyon (A - D)

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

G. C 2 H 5 - CH \u003d O.

Simple (solong) mga uri ng link ng mga relasyon sa bioorganic compounds. - Konsepto at species. Pag-uuri at mga tampok ng kategoryang "Simple (solong) mga uri ng link ng mga link sa mga koneksyon sa bioorganic." 2014, 2015.

Double bond Covalent apat na elektron na relasyon sa pagitan ng dalawang katabing atoms sa molekula. D. s. Ito ay karaniwang ipinahiwatig ng dalawang stroke ng valence:\u003e c \u003d c<, >C \u003d n -,\u003e c \u003d o,\u003e c \u003d s, - n \u003d n -, - n \u003d o at iba pa. Kasabay nito ay naiintindihan na ang isang pares ng mga elektron sp 2. O. sp.- Hybridized Orbital Form S- ° C (tingnan ang larawan. One. ), na ang density ng elektron ay puro kasama ang interatomikong aksis; Ang S- ° C ay katulad ng isang simpleng koneksyon. Isa pang pares ng mga electron na may r.-Evubitals Forms P- ° C, ang density ng elektron na nakatuon sa labas ng interatomic axis. Kung sa pagbuo ng D. s. Atoms IV o v mga grupo ng periodic system, ang mga atomo at atoms na nauugnay sa kanila ay direktang matatagpuan sa parehong eroplano; Ang mga anggulo ng valence ay 120 °. Sa kaso ng mga walang simetrya na sistema, ang molekular na istraktura ay posible. D. s. mas maikli kaysa sa isang simpleng koneksyon at nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na hadlang sa enerhiya ng panloob na pag-ikot; Samakatuwid, ang mga posisyon ng mga substituents na may mga atoms na nauugnay sa D., ay NOTEQUIVENT, at ito ay nagiging sanhi ng kababalaghan ng geometriko isomeria.. Mga compound na naglalaman ng D. may., Ay may kakayahang mag-access ng mga reaksiyon. Kung D. s. elektronikong simetriko, ang mga reaksyon ay isinasagawa sa pamamagitan ng radikal (sa pamamagitan ng hydraulica p-puwersa) at sa pamamagitan ng mga mekanismo ng ion (dahil sa polarizing action ng medium). Kung ang electronegativity ng mga atoms na nauugnay sa D. S., iba't-ibang o kung iba't ibang mga substituents ay nauugnay sa kanila, pagkatapos ay P ay ganap na polarized. Compounds na naglalaman ng polar d. s., Madaling kapitan ng sakit sa mekanismo ng ionic: sa elektronikong tumpak na D. s. Ang mga nucleophilic reagent ay madaling naka-attach, at sa elektron donor d. s. - electrophile. Ang direksyon ng pag-aalis ng mga elektron sa panahon ng polariseysyon ng D. s. Ito ay kaugalian upang ipahiwatig ang mga arrow sa mga formula, at ang nagresultang labis na singil - mga simbolo d - at d. +. Pinapadali nito ang pag-unawa sa mga radikal at ion na mekanismo ng mga reaksiyon ng attachment:

Sa mga compound na may dalawang D. s., Na pinaghihiwalay ng isang simpleng bono, mayroong isang conjugation ng P - mga bono at ang pagbuo ng isang solong p -electronic na ulap, ang lability na kung saan manifests mismo kasama ang buong kadena ( larawan. 2. kaliwa). Ang kinahinatnan ng naturang conjugation ay ang kakayahang reaksyon 1,4-attachment:

Kung tatlong D. s. Nahuli sa isang anim na miyembro na cycle, pagkatapos ay ang sextet p -electrons ay karaniwang sa buong ikot at isang relatibong matatag aromatic system ay nabuo (tingnan larawan. 2, sa kanan). Ang pag-access sa mga naturang compounds tulad ng mga electrical at nucleophilic reagents ay masigasig na mahirap. (Tingnan din Chemical Communications.. )