Ang programa ng pangunahing kurso ng organikong kimika at ilang karagdagang mga materyales na ipinakita sa mga lektura - ang ikalawang semestre. Aromaticity, aromaticity criteria.Hückel's rule Paano matukoy ang aromaticity ng isang compound
AROMATICITY- isang kumbinasyon ng ilang mga katangian na likas sa isang malaking grupo ng mga compound, na tinatawag, ayon sa pagkakabanggit, mabango.
Ang terminong "aromaticity" ay ipinakilala noong 1865 ni F. Kekule, na nagtatag ng istraktura ng benzene at iminungkahi ang formula para dito:
Ang pangalan na "aromatic" ay dahil sa ang katunayan na kabilang sa mga derivatives ng benzene mayroong mga compound na may kaaya-ayang amoy (halimbawa, ang nitrobenzene ay may amoy ng mga almendras).
Binigyang-pansin ni Kekule ang katotohanan na ang mga dobleng bono sa benzene at mga derivatives nito ay kapansin-pansing naiiba sa mga katangian mula sa mga dobleng bono sa karamihan ng mga unsaturated compound. Para sa benzene, ang mga reaksyon ng karagdagan (halimbawa, mga halogens) sa dobleng mga bono ay naging napakahirap, na sa kaso ng mga unsaturated compound ay nagpapatuloy nang madali.
Bilang karagdagan, ito ay natagpuan na ortho-dichlorobenzene (ang mga chlorine atoms ay matatagpuan sa dalawang katabing carbon atoms) ay walang mga isomer na inaasahan ng isa batay sa structural formula na iminungkahi para dito, kung saan ang dalawang chlorine atoms ay matatagpuan alinman sa isang solong o sa isang double bond:
Bilang resulta, iminungkahi ni Kekule na tawagan ang mga bono sa benzene oscillating, iyon ay, oscillating. Sa paglipas ng panahon, ang pagpapalagay na ito ay higit na binuo at napabuti.
Ang pinaka-katangian na mga reaksyon para sa benzene ay ang mga reaksyon ng pagpapalit ng mga atomo ng hydrogen. Ang pag-aaral ng kimika ng benzene ay nagpakita na ang pagpapalit ng isang hydrogen atom ng anumang grupo sa isang tiyak at, pinaka-mahalaga, predictable na paraan ay nakakaapekto sa reaktibiti ng mga natitirang hydrogen atoms.
Kung ang isang grupo ay ipinakilala sa benzene nucleus na nag-withdraw ng mga electron mula sa nucleus (halimbawa, methyl), kung gayon ang kasunod na halogenation ay humahantong sa pagpapalit sa ortho- at pares- posisyon. Sa pagpapakilala ng isang electron-donating group (halimbawa, isang carboxyl group), ang halogen ay nakadirekta sa meta-posisyon:
Sa loob ng mahabang panahon, ang aromaticity ay itinuturing na isang hanay ng mga kemikal na katangian na ito, ngunit unti-unting mas tumpak na mga palatandaan ang natagpuan batay sa mga tampok na istruktura ng mga aromatic compound.
Ang elektronikong istraktura ng benzene at mga kaugnay na compound sa modernong kahulugan ay ang mga sumusunod. kasangkot sa pagbuo ng mga dobleng bono R-Ang mga electron ng carbon atoms, orbitals (ang lugar ng pinaka-malamang na lokasyon ng isang electron sa espasyo) ng mga electron na ito ay may anyo ng mga volume na walo. Sa kaso ng benzene, ang mga orbital ay magkakapatong, na bumubuo ng mga singsing na orbital, kung saan lahat R- mga electron ng molekula:
Bilang resulta, lumilitaw ang isang solong saradong shell ng elektron, ang sistema ay nakakakuha ng mataas na katatagan. Walang nakapirming single at double bond sa benzene, lahat ng C–C bond ay naa-average at katumbas, samakatuwid, mas madalas, ang isang simbolo ng singsing na inilagay sa loob ng cycle ay ginagamit upang ipahiwatig ang aromaticity:
Sa nabuo na mga cyclic orbital, isang singsing na kasalukuyang lumitaw, na maaaring makita ng mga espesyal na sukat, bukod pa rito ay nagpapahiwatig ng aromaticity ng tambalan.
Ang mga planar cyclic molecule ay may aromaticity, habang ang bilang ng mga electron ( m), na pinagsama sa isang solong cyclic system, ay dapat sumunod sa panuntunan ng Hückel:
m = 4n + 2 (n = 0, 1, 2, 3...), n ay ang bilang ng natural na serye
Ipinapakita sa ibaba ang unang tatlong miyembro ng seryeng ito ng mga aromatic molecule na umaayon sa panuntunan ni Hückel: ang cyclopropene cation, benzene, at naphthalene.
Ang pagpapalawak ng konsepto ng "aromaticity" ay naging posible na ilapat ang terminong ito sa mga compound na hindi uri ng benzene, ngunit sa parehong oras ay nagtataglay ng isang hanay ng mga istruktura at kemikal na katangian na katangian ng mga benzene derivatives.
Sa ilang mga compound kung saan ang singsing ay naglalaman ng O, S o N atoms, halimbawa, sa furan, thiophene, pyrrole, pati na rin sa benzene, mayroong isang matatag na anim na electron closed system alinsunod sa panuntunan ni Hückel. Apat R- electron (minarkahan ng asul sa figure) ay nagbibigay ng double bonds ng cycle, at dalawa s- ang electron (minarkahan ng pula) ay nagbibigay ng oxygen, sulfur o nitrogen atoms na mayroong isang solong pares ng mga electron.
Mikhail Levitsky
Ang mga cyclic conjugated system ay may malaking interes bilang isang pangkat ng mga compound na may mas mataas na thermodynamic stability kumpara sa conjugated open system. Ang mga compound na ito ay mayroon ding iba pang mga espesyal na katangian, ang kabuuan nito ay pinagsama ng pangkalahatang konsepto aromaticity. Kabilang dito ang kakayahan ng mga pormal na unsaturated na compound na pumasok sa pagpapalit kaysa sa mga reaksyon ng karagdagan, paglaban sa mga ahente ng oxidizing, at temperatura.
Ang mga karaniwang kinatawan ng mga aromatic system ay arene at ang kanilang mga derivatives. Ang mga tampok ng elektronikong istraktura ng aromatic hydrocarbons ay malinaw na ipinakita sa atomic orbital model ng benzene molecule. Ang balangkas ng benzene ay nabuo ng anim na sp 2 hybridized carbon atoms. Lahat ng σ-bond (C-C at C-H) ay nasa parehong eroplano. Ang anim na unhybridized na p-AO ay matatagpuan patayo sa eroplano ng molekula at kahanay sa bawat isa (Larawan 3a). Ang bawat isa R-Ang AO ay maaaring pantay na magkakapatong sa dalawang magkatabi R-AO. Bilang resulta ng overlap na ito, lumitaw ang isang solong delocalized π-system, kung saan ang pinakamataas na density ng elektron ay matatagpuan sa itaas at ibaba ng σ-skeleton plane at sumasaklaw sa lahat ng carbon atoms ng cycle (tingnan ang Fig. 3b). Ang π-electron density ay pantay na ipinamamahagi sa buong cyclic system, na ipinapahiwatig ng isang bilog o isang tuldok na linya sa loob ng cycle (tingnan ang Fig. 3, c). Ang lahat ng mga bono sa pagitan ng mga carbon atom sa benzene ring ay may parehong haba (0.139 nm), intermediate sa pagitan ng mga haba ng single at double bond.
Batay sa mga kalkulasyon ng quantum mechanical, naitatag na para sa pagbuo ng naturang mga matatag na molekula, ang isang planar cyclic system ay dapat maglaman ng (4n + 2) π mga electron, kung saan n= 1, 2, 3 atbp. (Ang panuntunan ni Hückel, 1931). Isinasaalang-alang ang mga datos na ito, posibleng i-concretize ang konsepto ng "aromaticity".
Mga mabangong sistema (mga molekula)- mga sistemang tumutugon pamantayan sa aromaticity :
1) ang pagkakaroon ng flat σ-skeleton na binubuo ng sp 2 hybridized atoms;
2) delokalisasi ng mga electron, na humahantong sa pagbuo ng isang solong π-electron cloud, na sumasaklaw sa lahat ng mga atomo ng cycle (cycle);
3) pagsunod sa tuntunin ni E. Hückel, i.e. ang electron cloud ay dapat magkaroon ng 4n + 2 π-electrons, kung saan n = 1,2,3,4 ... (karaniwang ang numero ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga cycle sa molekula);
4) mataas na antas ng thermodynamic stability (mataas na conjugation energy).
kanin. 3. Atomic orbital model ng benzene molecule (hydrogen atoms inalis; tingnan ang text para sa paliwanag)
Katatagan ng mga pinagsamang sistema. Ang pagbuo ng isang conjugated at lalo na aromatic system ay isang masiglang kanais-nais na proseso, dahil ang antas ng overlapping ng mga orbital ay tumataas at ang delokalisasi (dispersal) ay nangyayari. R-mga electron. Kaugnay nito, ang mga conjugated at aromatic system ay nadagdagan ang thermodynamic stability. Naglalaman ang mga ito ng isang mas maliit na halaga ng panloob na enerhiya at sa ground state ay sumasakop sa isang mas mababang antas ng enerhiya kumpara sa mga non-conjugated system. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga antas na ito ay maaaring gamitin upang mabilang ang thermodynamic na katatagan ng conjugated compound, ibig sabihin, ang conjugation energy (enerhiya ng delokalisasi). Para sa butadiene-1,3, ito ay maliit at humigit-kumulang 15 kJ/mol. Sa pagtaas ng haba ng conjugated chain, ang conjugation energy at, nang naaayon, ang thermodynamic stability ng mga compound ay tumataas. Ang conjugation energy para sa benzene ay mas mataas at umaabot sa 150 kJ/mol.
Mga halimbawa ng non-benzenoid aromatic compound: 
pyridine elektronikong kahawig ng benzene. Ang lahat ng carbon atoms at ang nitrogen atom ay nasa estado ng sp 2 hybridization, at lahat ng σ-bond (C-C, C-N at C-H) ay nasa parehong eroplano (Fig. 4a). Sa tatlong hybrid na orbital ng nitrogen atom, dalawa ang kasangkot sa pagbuo
kanin. apat. Pyridine nitrogen atom (a), (b) at isang conjugated system sa pyridine molecule (c) (C-H bonds ay tinanggal upang gawing simple ang figure)
σ-bond na may carbon atoms (ang mga axes lamang ng mga orbital na ito ang ipinapakita), at ang ikatlong orbital ay naglalaman ng nag-iisang pares ng mga electron at hindi nakikilahok sa pagbuo ng bono. Ang isang nitrogen atom na may ganitong elektronikong pagsasaayos ay tinatawag pyridine.
Dahil sa electron na matatagpuan sa unhybridized p-orbital (tingnan ang Fig. 4, b), ang nitrogen atom ay nakikilahok sa pagbuo ng isang solong electron cloud na may R-mga electron ng limang carbon atoms (tingnan ang Fig. 4, c). Kaya, ang pyridine ay isang π,π-conjugated system at nakakatugon sa pamantayan ng aromaticity.
Bilang resulta ng mas malaking electronegativity kumpara sa carbon atom, ang pyridine nitrogen atom ay nagpapababa ng electron density sa mga carbon atoms ng aromatic ring, kaya ang mga system na may pyridine nitrogen atom ay tinatawag na π-hindi sapat. Bilang karagdagan sa pyridine, isang halimbawa ng naturang mga sistema ay pyrimidine na naglalaman ng dalawang pyridine nitrogen atoms.
pyrrole nalalapat din sa mga aromatic compound. Ang carbon at nitrogen atoms sa loob nito, tulad ng sa pyridine, ay nasa estado ng sp2 hybridization. Gayunpaman, hindi tulad ng pyridine, ang nitrogen atom sa pyrrole ay may ibang elektronikong pagsasaayos (Larawan 5, a, b).
kanin. 5. Pyrrole nitrogen atom (a), pamamahagi ng mga electron sa mga orbit (b) at isang conjugated system sa pyrrole molecule (c) (C-H bonds ay tinanggal upang pasimplehin ang figure)
Sa unhybridized R-orbital ng nitrogen atom ay isang nag-iisang pares ng mga electron. Nakikilahok siya sa koneksyon sa R-mga electron ng apat na carbon atoms na may pagbuo ng isang solong anim na electron cloud (tingnan ang Fig. 5, c). Tatlong sp 2 -hybrid orbital ang bumubuo ng tatlong σ-bond - dalawa na may carbon atoms, isa na may hydrogen atom. Ang nitrogen atom sa elektronikong estado na ito ay tinatawag pyrrole.
Six-electron cloud sa pyrrole dahil sa p,p-ang conjugation ay na-delocalize sa limang ring atoms, kaya ang pyrrole ay π-labis sistema.
AT furan at thiophene kasama rin sa aromatic sextet ang nag-iisang pares ng mga electron ng unhybridized p-AO ng oxygen o sulfur, ayon sa pagkakabanggit. AT imidazole at pyrazole magkaiba ang kontribusyon ng dalawang nitrogen atoms sa pagbuo ng isang delokalisadong electron cloud: ang pyrrole nitrogen atom ay nagbibigay ng isang pares ng π-electrons, at ang pyridine one - isang p-electron.
Mayroon din itong aromatic purine, na isang condensed system ng dalawang heterocycles - pyrimidine at imidazole.
Ang delokalisadong electron cloud sa purine ay kinabibilangan ng 8 π-electrons ng double bonds at isang solong pares ng electron ng N=9 atom. Ang kabuuang bilang ng mga electron sa conjugation, katumbas ng sampu, ay tumutugma sa Hückel formula (4n + 2, kung saan n = 2).
Ang mga heterocyclic aromatic compound ay may mataas na thermodynamic stability. Hindi nakakagulat na sila ang mga istrukturang yunit ng pinakamahalagang biopolymer - mga nucleic acid.
Aromaticity- isang konsepto na nagpapakilala sa isang hanay ng mga espesyal na istruktura, enerhiya at magnetic na katangian, pati na rin ang mga tampok ng reaktibiti ng mga cyclic na istruktura na may isang sistema ng mga conjugated bond.
Bagama't ang aromaticity ay isa sa pinakamahalaga at pinakamabungang konsepto sa kimika (hindi lamang organic), walang pangkalahatang tinatanggap na maikling kahulugan ng konseptong ito. Ang aromaticity ay nauunawaan sa pamamagitan ng isang set ng mga espesyal na tampok (pamantayan) na likas sa isang bilang ng mga cyclic conjugated molecule sa isang degree o iba pa. Ang ilan sa mga pamantayang ito ay isang pang-eksperimentong, obserbasyon na kalikasan, ngunit ang iba pang bahagi ay batay sa quantum theory ng molekular na istraktura. Ang aromaticity ay may quantum nature. Imposibleng ipaliwanag ang aromaticity sa mga tuntunin ng klasikal na teorya ng istruktura at teorya ng resonance.
Hindi dapat malito ang aromaticity sa delokalisasi at conjugation. Ang mga molekula ng polyene (1,3-butadiene, 1,3,5-hexatriene, atbp.) ay nagpapakita ng isang malinaw na pagkahilig sa delokalisasi ng elektron at pagbuo ng isang solong conjugated electronic na istraktura, na ipinapakita sa spectra (pangunahin, electronic absorption spectra) , ilang pagbabago sa mga haba at pagkakasunud-sunod ng mga bono, pagpapapanatag ng enerhiya, mga espesyal na katangian ng kemikal (electrophilic 1,4-addition sa kaso ng dienes, atbp.). Ang delocalization at conjugation ay kailangan ngunit hindi sapat na mga kondisyon para sa aromaticity. Ang aromaticity ay maaaring tukuyin bilang ang ari-arian kung saan ang isang conjugated ring ng unsaturated bonds ay nagpapakita ng higit na katatagan kaysa sa inaasahan mula sa conjugation lamang. Gayunpaman, ang kahulugan na ito ay hindi maaaring gamitin nang walang eksperimental o kinakalkula na data sa katatagan ng cyclic conjugated molecule.
Upang maging mabango ang isang molekula, dapat itong maglaman ng hindi bababa sa isang singsing, na ang bawat atom ay may p-orbital na angkop para sa pagbuo ng isang aromatic system. Aromatic sa buong kahulugan ng salita ay isinasaalang-alang (kung ang pamantayan na nakalista sa ibaba) ay tiyak na ito cycle (singsing, ring system).
Ang cycle na ito ay dapat 4n+2(ibig sabihin, 2, 6, 10, 14, 18, 22, atbp.) mga p-electron.
Ang tuntuning ito ay tinatawag na tuntunin o Ang pamantayan ng aromaticity ni Hückel. Ang pinagmulan ng panuntunang ito ay ang lubos na pinasimple na quantum-chemical calculations ng idealized cyclic polyenes na ginawa sa madaling araw ng pagbuo ng quantum chemistry. Ipinakita ng karagdagang pananaliksik na, sa panimula, ang simpleng panuntunang ito ay nagbibigay ng mga tamang hula sa aromaticity kahit para sa napakakomplikadong mga tunay na system.
Ang panuntunan, gayunpaman, ay dapat gamitin nang tama, kung hindi, ang hula ay maaaring hindi tama.
Anong mga orbital ang itinuturing na angkop para sa pagbuo ng isang aromatic system? - Anumang mga orbital na patayo sa eroplano ng cycle, at
a) kabilang sa maramihang (endocyclic double o triple) na mga bono na kasama sa cycle;
b) naaayon sa nag-iisang pares ng mga electron sa heteroatoms (nitrogen, oxygen, atbp.) o carbanion;
c) naaayon sa anim na electron (sextet) na mga sentro, sa partikular na mga carbocation.
Mabangong pamantayan.
Enerhiya(pagtaas ng thermodynamic stability dahil sa electron delocalization, ang tinatawag na delocalization energy - ED).
Maaari mong isipin ang benzene bilang isang derivative ng tatlong ethylene molecule at ihambing ang mga energies ng mga paunang fragment at ang huling molekula. Ang bawat molekula ng ethylene ay may 2 p-electron (6 sa kabuuan) sa molecular orbitals (MO) ng parehong enerhiya (α + β), at ang benzene ay may 6 na electron na matatagpuan sa tatlong bonding molecular orbitals, na nagbibigay ng mas negatibong halaga ng enerhiya ng ang sistema (α at β ay mas mababa sa 0).
Ang halatang bentahe ng enerhiya ay 2β = 36 kcal / mol o 1.56 eV - ito ay EER (empirical resonance energy).
Ang pamantayan ng enerhiya ay ang pinaka-abala at hindi malinaw sa lahat. Ang mga halaga ng enerhiya para sa pamantayang ito ay palaging kinakalkula, dahil, bilang isang panuntunan, imposibleng pumili ng kaukulang non-aromatic na molekula para sa paghahambing. Samakatuwid, ang isa ay dapat na kalmado tungkol sa katotohanan na mayroong maraming iba't ibang mga pagtatantya ng enerhiya ng delokalisasi kahit para sa mga klasikal na aromatic molecule, at para sa mas kumplikadong mga sistema ang mga halagang ito ay ganap na wala. Ang isang tao ay hindi kailanman maaaring maghambing ng iba't ibang mga aromatic system sa mga tuntunin ng delocalization energies - ang isang tao ay hindi maaaring tapusin na ang molekula A ay mas mabango kaysa sa molekula B, dahil ang enerhiya ng delokalisasi ay mas malaki.
Structural- isang napakahalaga, kung hindi man ang pinakamahalaga, criterion, dahil wala itong teoretikal, ngunit isang eksperimentong kalikasan. Ang pagtitiyak ng geometry ng mga molekula ng mga aromatic compound ay nakasalalay sa ugali para sa coplanar na pag-aayos ng mga atomo at ang pagkakahanay ng mga haba ng bono. Ang Benzene ay may perpektong pagkakahanay ng mga haba ng bono - lahat ng anim na C-C bond ay pareho ang haba. Para sa mas kumplikadong mga molekula, ang pagkakahanay ay hindi perpekto, ngunit makabuluhan. Bilang criterion, kinukuha ang sukat ng relatibong paglihis ng mga haba ng conjugated bond mula sa average na halaga. Ang mas malapit sa zero ay mas mahusay. Ang dami na ito ay palaging masusuri kung may makukuhang impormasyon sa istruktura (pang-eksperimento o mula sa mataas na kalidad na mga kalkulasyon ng quantum-chemical). Ang pagkahilig sa coplanarity ay dahil sa bentahe ng parallel arrangement ng mga axes ng atomic p-orbitals para sa kanilang epektibong overlap.
Magnetic(ang pagkakaroon ng kasalukuyang singsing ay isang diatropic system, ang epekto sa mga pagbabagong kemikal ng mga proton sa labas at loob ng singsing, ang mga halimbawa ay benzene at -annulene). Ang pinaka-maginhawa at naa-access na pamantayan, dahil ang 1H NMR spectrum ay sapat para sa pagsusuri nito. Para sa isang tumpak na pagpapasiya, ang mga teoretikal na kalkulasyon ng mga pagbabago sa kemikal ay ginagamit.
Kemikal- propensidad para sa mga reaksyon ng pagpapalit, hindi karagdagan. Ang pinaka-halatang criterion na malinaw na nakikilala ang kimika ng mga aromatic compound mula sa chemistry ng polyenes. Ngunit hindi ito palaging gumagana. Sa mga ionic system (halimbawa, sa cyclopentadienyl anion o tropylium cation), hindi maobserbahan ang pagpapalit. Ang mga reaksyon ng pagpapalit kung minsan ay nagaganap sa mga hindi mabangong sistema, at ang mga aromatikong sistema ay palaging may kakayahang magdagdag ng mga reaksyon sa ilang lawak. Samakatuwid, mas tama na tawagan ang chemical criterion bilang tanda ng aromaticity.
Ang representasyon ng enerhiya ng aromatic system.
Pangkalahatang formula:
E j (enerhiya ng level j orbital) = α + m j β
Ang α ay ang Coulomb integral, ang enerhiya ng С2р orbital,
β - resonant integral, enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng 2 atomic orbital sa mga kalapit na atomo
m j = 2сos(2jπ/N), kung saan ang N ay ang bilang ng mga carbon atom sa cycle.
Ang pinakasimple at pinaka-visual na graphical na representasyon ng enerhiya ay bilog na nagyelo. Upang maitayo ito, kinakailangan na mag-inscribe ng isang mabangong molekula sa isang bilog, na tumuturo pababa, pagkatapos ay ang mga punto ng contact ng polygon at ang bilog ay tumutugma sa mga antas ng enerhiya ng MO. Ang isang scale ng enerhiya ay inilapat patayo, ang lahat ng mga antas sa ibaba ng pahalang na diameter ay nagbubuklod, sa itaas ay lumuluwag. Ang mga electron ay pumupuno mula sa pinakamababang orbital ayon sa panuntunang Pauli.
Ang pinakakapaki-pakinabang na estado ay kapag ang lahat ng mga bonding orbital ay ganap na napuno.
Nang maglaon, maraming iba pang mga pagpapalagay tungkol sa istraktura ng benzene ang lumitaw:
Gayunpaman, kahit na hanggang ngayon, ang molekula ng C 6 H 6 ay patuloy na nagpapakita ng mga sorpresa. Bodrikov I.V.: "Kailangan kong aminin na ngayon ay walang tao sa mundo na nakakaalam kung ano ang benzene" (2009)
(Ang isa sa mga hydrogen ay gumagalaw sa isang posisyong patayo sa singsing)
Ang aroma ay hindi direktang nauugnay sa amoy ng mga organikong compound, at isang konsepto na nagpapakilala sa kabuuan ng mga katangian ng istruktura at enerhiya ng ilang cyclic molecule na naglalaman ng isang sistema ng conjugated double bonds. Ang terminong "mabango" ay iminungkahi dahil ang mga unang kinatawan ng klase ng mga sangkap na ito ay may kaaya-ayang amoy.
Ang mga aromatic compound ay kinabibilangan ng isang malawak na pangkat ng mga molekula at mga ion ng iba't ibang mga istruktura na nakakatugon sa pamantayan para sa aromaticity.
Encyclopedic YouTube
1 / 5
Mga aromatic compound at panuntunan ni Hückel
Mesomeric effect (conjugation effect). Bahagi 1.
Aromaticity. Pamantayan para sa aromaticity ng mga organic compound.
mabangong heterocycle. Bahagi 1
Ang tuntunin ng aromaticity ni Hückel
Mga subtitle
Napag-usapan ko na ang tungkol sa hindi pangkaraniwang bagay ng aromaticity, at ang video na ito ay ganap na nakatuon sa paksang ito. Kaya aromatics. Una sa lahat: bakit ang mga sangkap na ito ay tinatawag na mabango? Malinaw, mula sa salitang "lasa". Maaari mong isipin na ang lahat ng mga aromatic compound ay may malakas na amoy, ngunit marami sa kanila ay hindi amoy. Kaya bakit? Marahil ito ay dahil sa ang katunayan na sa paanuman ay nauugnay sila sa mga sangkap na may malakas na amoy, kaya tinawag silang mabango. Ito ay nananatiling isang misteryo. Karamihan sa mga kilalang aromatic compound, 99% ng mga naturang substance, ay benzene o benzene derivatives. Gumuhit tayo ng benzene. Karaniwan ang molekula ng benzene ay iginuhit ng ganito. Ikot ng 6 na atom na may tatlong dobleng bono. Narito ang tatlong double bond. Sa video tungkol sa resonance, sinabi ko na ang structural formula na ito ay hindi lamang isa. Posible rin ang isa pang pagpipilian. Ang elektron na ito ay maaaring lumipat dito, ang elektron na ito ay maaaring lumipat dito, at ang elektron na ito ay maaaring lumipat dito. Iguhit natin kung ano ang mangyayari sa huli. Ito ay lumiliko out dito ay tulad ng isang structural formula. Ang ganitong pagsasaayos ng molekula ng benzene ay posible, kung saan ang mga dobleng bono ay matatagpuan nang iba kaysa sa unang formula. Narito ang dalawang formula. Alam mo mula sa Resonance video na ito ay talagang mas kumplikado. Ang parehong mga formula ay tama. Ang Benzene ay umiiral sa dalawang configuration nang sabay-sabay, at hindi nagbabago mula sa isa't isa. Ito ay ipinapakita tulad nito: isang cycle ng anim na carbon atoms na may bilog sa gitna. Ganito kadalasang inilalarawan ng mga chemist ang singsing na benzene. Nangangahulugan ito na ang lahat ng π-electron na bumubuo ng dobleng mga bono sa isang molekula ay ipinamamahagi sa pagitan ng mga atomo, na kumalat sa buong singsing. Ito ay ang delokalisasi ng π-electrons sa cycle na nagbibigay sa mga aromatic substance ng kanilang mga natatanging katangian. Ang pagsasaayos na ito ay mas matatag kaysa sa isang static na paghahalili ng single at double bond sa ring. May isa pang paraan upang gumuhit ng benzene. Papalitan ko ang kulay at ipapakita ko itong dilaw. Ang delocalization ng π-electrons ay ipinapakita bilang mga sumusunod: dashed line dito, dito, dito, dito, dito at dito. Ito ang pinakasikat na opsyon para sa pagpapakita ng delokalisasi ng mga electron sa benzene ring, iyon ay, ang pagkakaroon ng conjugated system ng π-electrons. Sasabihin ko sa iyo kung ano ito. Ang dalawang formula na ito ay ginagamit din, ngunit ang tunay na istraktura ng benzene ay nasa pagitan ng mga pagsasaayos na ito. Kailangan naming ipakita sa iyo kung ano ang nangyayari. Tiyak na narinig mo na ang tungkol sa mga conjugated system ng π-electrons. Sa palagay ko hindi magiging labis na ipakita ang molekula ng benzene sa tatlong dimensyon. Kaya tingnan mo. Narito ang isang cycle ng anim na carbon atoms: carbon, carbon, carbon, carbon, carbon, carbon. Ang bawat isa sa mga carbon atom ay nakagapos sa tatlo pang atomo, dalawang carbon atoms at isang hydrogen atom. Gumuhit ako ng hydrogen at ang bono nito sa carbon. Narito ang isang hydrogen atom, narito ang isang hydrogen atom, hydrogen, hydrogen, at dalawa pang hydrogen atoms. Ang bawat carbon atom ay may tatlong hybrid na orbital, ito ay sp2 hybridization. Bilang karagdagan, ang bawat isa sa kanila ay may libreng p-orbital. Ang p orbital na ito ay hindi bumubuo ng mga sigma bond sa mga kalapit na atomo. At pagkatapos ay mayroong mga p-orbital, na parang mga dumbbells. Narito ang isang p-orbital, narito ang isang p-orbital, narito, narito ang dalawa pang p-orbital. Sa katunayan, mayroong higit pang mga orbital, ngunit pagkatapos ay isasara nila ang larawan. Huwag kalimutan na ang molekula ng benzene ay may dobleng mga bono. I-highlight ko ang isa sa mga carbon atom. Ang sigma bond na ito dito ay tumutugma sa, sabihin nating, ang sigma bond na ito. Para sa kaginhawahan, magpapakita ako ng isa pang koneksyon. Sabihin nating ang sigma bond na ito ay tumutugma sa bond na ito sa pagitan ng dalawang carbon. Ang double bond, na ipapakita ko sa magenta, ay nabuo sa pamamagitan ng lateral overlap ng mga p orbital. Ang mga p-orbital ng katabing carbon atoms ay magkakapatong. Ang orbital ay isang lugar kung saan ang isang electron ay maaaring may tiyak na posibilidad. Ang mga rehiyon na ito ay malaki, sila ay nagsasapawan, at ang mga electron ay bumubuo ng karagdagang π-bond. Ano ang nangyayari sa isang conjugated system ng π-electrons. Isusulat ko ito para hindi mo makalimutan. Conjugated system ng π-electrons. Maaaring may bond sa lokasyong ito kung magkakapatong ang mga orbital. Ito ay kung paano ko ipinapakita ang overlap ng mga orbital. Kapag lumipat sa ibang configuration, ang mga orbital ay magkakapatong dito. Sa katunayan, ang lahat ng mga π-electron na ito ay tumatalbog sa buong singsing. Ang mga electron ay naglalakbay sa lahat ng mga p orbital na ito. Maaari silang maging kahit saan sa loop. Ito ang ibig nilang sabihin kapag pinag-uusapan nila ang mga aromatikong katangian ng mga sangkap. Dahil dito, ang mga sangkap ay nakakakuha ng isang espesyal na katatagan. Karamihan sa mga aromatikong sangkap ay tulad lamang ng mga siklo, benzene at mga derivatives nito. Ngunit mayroon ding iba pang mga sangkap. Anumang substance na mayroong 4n + 2 π-electrons sa cycle, kung saan ang n ay isang integer, ay may aromaticity, iyon ay, ito ay isang aromatic compound. Bilangin natin ang mga electron. Ang bawat isa sa anim na carbon atoms ay may isang π-electron. Ang bawat carbon atom ay may isang p-orbital, at ang bawat naturang orbital ay inookupahan ng isang electron. Mayroong 1, 2, 3, 4, 5, 6 sa mga ito sa kabuuan. Maaari itong gawin sa iba't ibang paraan: ang bawat double bond ay 2 π-electrons. 1, 2, 3, 4, 5, 6. Ito ay tinatawag na panuntunan ni Hückel. Sa tingin ko ito ay isang apelyido ng Aleman. Ang panuntunan ni Hückel. Tinutugma ito ng Benzene. Para sa n katumbas ng isa, 4 * 1 + 2 = 6. Natupad ang tuntunin. Sa n katumbas ng dalawa, dapat mayroong 10 π-electron. Ito ay magiging isang molekula ng ganitong uri, at tumutugma ito sa tuntunin ng Hückel. Magkakaroon ng 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 carbon sa cycle. Mayroong 5 dobleng bono dito: 1, 2, 3, 4, 5. Ganito, upang ang mga bono ay kahalili. Isa rin itong aromatic compound. Mayroon itong 10 π electron, isa para sa bawat carbon atom, o dalawa para sa bawat double bond. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. At ngayon ang ikinagulat ko. Ang panuntunan ay 6 at 10, ngunit hindi 8. Kaya ano ang mali sa walong electron? Bakit hindi magkasya ang numerong ito? Paano kung mayroong apat na π-electron? Sabihin nating ang molekula ay mukhang isang quadrilateral. O tulad ng isang road sign - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 at mga alternating double bond. Magiging mga aromatic compound din ba ang mga substance na ito? Ang mga ito ay kahaliling mga bono, na nangangahulugan na ang mga electron ay maaaring lumipat mula sa isang lugar patungo sa lugar at mag-delokalisasi sa isang cycle. Lumipat mula dito hanggang dito, mula dito hanggang dito. Mula dito hanggang dito, mula dito hanggang dito. Ngunit lumalabas na sa gayong mga sangkap, ang mga π-electron ay hindi nagpapatatag sa sistema, at ang cycle ay lumalabas na hindi gaanong matatag kaysa sa isang linear na molekula. At ang mga molekulang ito ay hindi sumusunod sa tuntunin ni Hückel. Ang 4n + 2 ay 6, 10, 14 π-electron, iyon ay, 14, 10 o 6 na carbon atoms. Kung ang bilang ng mga atom ay naiiba, ngunit ito ay isang cycle na may mga alternating bond, ang sangkap ay antiaromatic. Isulat natin ang katagang ito. Napaka-unstable nila. Ang mga ito ay napaka hindi matatag at nagbubukas, nagiging mga linear na molekula. Sana naging interesado ka. Mga subtitle ng komunidad ng Amara.org
Kwento
Noong 1959 Saul Winstein ipinakilala ang konsepto ng "homoaromaticity" - isang terminong ginamit upang ilarawan ang mga sistema kung saan nabuo ang isang stabilized na cyclic conjugated system na lumalampas sa isang saturated atom.
Paliwanag ng aromaticity
Pamantayan sa aromaticity
Walang iisang katangian na mapagkakatiwalaang mag-uuri ng isang tambalan bilang mabango o hindi mabango. Ang mga pangunahing katangian ng mga aromatic compound ay:
- pagkahilig sa mga reaksyon ng pagpapalit, hindi karagdagan (ito ay pinakamadaling matukoy, ayon sa kasaysayan ang unang palatandaan, isang halimbawa ay benzene, hindi katulad ng ethylene, hindi ito nagdidiskulay ng bromine na tubig)
- makakuha ng enerhiya, kung ihahambing sa sistema ng non-conjugated double bonds. Tinatawag din na Resonance Energy (isang pinahusay na pamamaraan - Dewar Resonance Energy) (ang pakinabang ay napakahusay na ang molekula ay sumasailalim sa mga makabuluhang pagbabago upang makamit ang isang aromatic na estado, halimbawa, ang cyclohexadiene ay madaling na-dehydrogenated sa benzene, di at triatomic phenols ay umiiral pangunahin sa anyo ng phenols (enols) at hindi ketones atbp.)
- ang pagkakaroon ng isang singsing na magnetic current (ang pagmamasid ay nangangailangan ng mga kumplikadong kagamitan), ang kasalukuyang ito ay nagbibigay ng paglipat ng mga kemikal na paglilipat ng mga proton na nauugnay sa mabangong singsing sa isang mahinang field (7-8 ppm para sa benzene ring), at mga proton na matatagpuan sa itaas / sa ibaba ng eroplano ng aromatic system - sa isang malakas na larangan (NMR spectrum).
- ang pagkakaroon ng eroplano mismo (minimally distorted), kung saan ang lahat (o hindi lahat - homoaromatic) na mga atom ay namamalagi, na bumubuo ng isang aromatic system. Sa kasong ito, ang mga singsing ng pi-electron na nabuo sa panahon ng conjugation ng double bonds (o mga electron ng heteroatom na kasama sa ring) ay nasa itaas at ibaba ng eroplano ng aromatic system.
- halos palaging, ang Hückel Rule ay sinusunod: tanging isang sistemang naglalaman (sa ring) 4n + 2 electron (kung saan n = 0, 1, 2, ...) ang maaaring maging mabango. Ang isang sistema na naglalaman ng 4n electron ay antiaromatic (sa isang pinasimple na kahulugan, nangangahulugan ito ng labis na enerhiya sa isang molekula, hindi pagkakapantay-pantay ng mga haba ng bono, mababang katatagan - isang ugali sa mga reaksyon ng karagdagan). Kasabay nito, sa kaso ng isang peri-junction (mayroong (mga) atom na kabilang sa (e) sabay-sabay na 3 cycle, iyon ay, walang hydrogen atoms o substituents malapit dito), ang kabuuang bilang ng pi ang mga electron ay hindi tumutugma sa panuntunan ng Hückel (phenalene, pyrene, nakoronahan). Hinulaan din na kung posible na mag-synthesize ng mga molekula sa anyo ng isang strip ng Möbius (isang singsing na may sapat na malaking sukat upang ang pag-twist sa bawat pares ng mga atomic orbital ay maliit), kung gayon para sa mga naturang molekula isang sistema ng 4n electron. magiging mabango, at ng 4n + 2 electron - antiaromatic.
Mga modernong tanawin
Sa modernong pisikal na organikong kimika, isang pangkalahatang pagbabalangkas ng pamantayan ng aromaticity ay binuo
1. Ang molekula ay may planar cyclic na istraktura.
2. Ang lahat ng atoms sa cycle ay nasa sp2-hybridization state (kaya ang s-skeleton ay flat at lahat ng sp-orbitals ay parallel.
3. Mayroong isang delokalisasi na p-electron system sa molekula na naglalaman ng 4n + 2 p-electron, kung saan ang n = 0,1,2, ay isang natural na serye ng mga numero. Ang tuntuning ito ay tinatawag na panuntunan ni Hückel.
Ang mga heterocyclic compound ay mayroon ding mabangong katangian. Kapag –CH= ay pinalitan ng –N= sa benzene molecule, ang heterocyclic compound pyridine ay nabuo.
mesomeric na epekto. Electron donor at electron acceptor substituents. Resonance theory bilang isang husay na paraan upang ilarawan ang electron density delocalization.
Ang mesomeric effect o eff. conjugation ay ang paglipat ng elektronikong impluwensya ng mga substituent sa pamamagitan ng conjugated system. Hindi tulad ng I (inductive) effect, ang M (mesomeric) effect ay ipinapadala sa pamamagitan ng conjugation system nang walang attenuation. Deputy mas mababang electr. density sa conjugate. sistema (pag-aalis ng EP sa direksyon nito) na ipinakita. - M-effect at yavl. electron acceptor. (mga substituent na naglalaman ng maramihang mga bono ng carbon atom na may mas negatibong heteroatom).
Deputy boost-e electr. density sa conjugate. system (displacement ng EP palayo sa sarili nito patungo sa conjugated system) na ipinakita. +M-effect at yavl. donor ng elektron. (mga substituent na naglalaman ng heteroatom. na may hindi nakabahaging pares ng electr.)
M-effect (hydroxo, amino, OR, halogens). - M-effect (nitro, sulfo, carboxyl, carbonyl).
Teorya ng resonance- Ang teorya ng elektronikong istraktura ng isang kemikal na tambalan, ayon sa kung saan ang pamamahagi ng mga electron sa isang molekula ay isang kumbinasyon (resonance) ng mga canonical na istruktura na may iba't ibang mga pagsasaayos ng dalawang-electron na covalent bond.
Mga istruktura ng resonance ng cyclopentadienide ion
Ang configuration at conformation ay ang pinakamahalagang konsepto ng stereochemistry. Configuration. Mga elemento ng symmetry ng mga molekula (axis, plane, center) at symmetry operations (pag-ikot, pagmuni-muni). Mga molekula ng kiral at achiral. Asymmetric carbon atom bilang sentro ng chirality.
stereochemistry- seksyon ng kimika, pinag-aralan ang espasyo. binuo. mga molekula at mga impluwensya nito. sa pisikal at kemikal na mga katangian, gayundin sa mga direksyon. at ang bilis ng reaction nila. Ito ay batay sa tatlong pangunahing konsepto: chirality, configuration at conformation.
Configuration ay mga espasyo. pasukan ng lokasyon. sa komposisyon ng isang molekula ng mga atomo o sa. mga grupo nang hindi isinasaalang-alang ang mga pagkakaiba, bumangon sa susunod. pag-ikot sa paligid ng mga solong bono.
Axis ng simetrya. Kung ang pag-ikot ng isang molekula sa paligid ng ilang axis na dumadaan dito sa pamamagitan ng isang anggulo 2π/ n= 360°/ n humahantong sa isang istraktura na hindi naiiba sa orihinal, kung gayon ang naturang axis ay tinatawag na axis ng simetrya n- ika-utos C n.
Plane of symmetry (mirror plane) kumakatawan sa isang haka-haka na eroplano na dumadaan sa molekula at hinahati ito sa dalawang pantay na bahagi ng salamin.
Sa presensya ng sentro ng simetrya lahat ng mga atomo ng molekula na hindi nakahiga sa gitna ng mahusay na proporsyon ay matatagpuan sa mga pares sa isang tuwid na linya na dumadaan sa gitna, sa parehong distansya mula sa gitna, tulad ng, halimbawa, sa benzene.
Conformations mga molekula - iba't ibang anyo ng espasyo ng mga molekula na lumitaw kapag nagbabago kaugnay sa oryentasyon ng mga indibidwal na bahagi nito sa hiwa. panloob pag-ikot ng mga atomo o grupo ng mga atomo sa paligid ng mga ordinaryong bono, baluktot ng mga bono, atbp.
Kung ang mga molecule ay hindi tugma sa kanilang mirror image. Ang ari-arian na ito ay tinatawag na pagiging chirality, at ang mga molekula mismo chiral(nangangahulugan na ang dalawang bagay ay magkakaugnay sa isa't isa bilang kaliwa at kanang kamay (mula sa Griyego. chiros- kamay) at mga mirror na imahe na hindi tumutugma kapag sinusubukang pagsamahin ang mga ito sa mga espasyo).
Asymmetric carbon atom - isang atom na nakagapos sa apat na magkakaibang mga substituent.
Molecules na may isang sentro ng chirality (enantiomerism). Glyceraldehyde bilang pamantayan ng pagsasaayos. Mga formula ng projection ng Fisher. Relatibong at ganap na pagsasaayos. D-, L- at R-, S-systems ng stereochemical nomenclature. Racemates.
Ang mga enantiomer ay mga stereoisomer na ang mga molekulang kiral ay nauugnay sa isa't isa bilang isang bagay at isang hindi tugmang imahe ng salamin (sila ay dalawang optical antipode at samakatuwid ay tinatawag ding optical isomers).
Ang glyceraldehyde ay naglalaman ng isang chiral center, na mayroon sa anyo ng 2 stereoisomer, nagtataglay. diff. aktibidad sa pag-opt.
Iminungkahi ang mga formula ng projection E. Fisher: 1) carbon skeleton matatagpuan. patayo; 2) sa itaas ang may pinakamaraming. senior function. pangkat; 3) ang tetrahedron ay nakatuon upang ang chiral center ay kumalat sa eroplano, ang mga substituent, na matatagpuan sa kanan at kaliwa ng carbon chain, ay nakadirekta pasulong mula sa projection plane; ang mga substituent ay inilalagay nang patayo, lumalayo sa tagamasid sa kabila ng projection plane; Ang asymmetric carbon atom ay inililipat sa eroplano sa punto ng intersection ng pahalang at patayong mga linya. Kamag-anak na Configuration ay ang mutual arrangement ng mga substituent sa iba't ibang asymmetries. mga atom na may kaugnayan sa bawat isa; kadalasan ito ay tinutukoy ng mga prefix ( cis- at trans-, treo- at erythro- atbp.). Ganap na pagsasaayos- ito ang tunay na pag-aayos sa espasyo ng mga substituent sa bawat asymmetric na atom ng molekula; kadalasan ito ay tinutukoy ng mga titik D o L .
R,S-nomenclature.1) Pagtukoy sa seniority ng mga substituent sa isang chiral center: a) ang pagkakasunud-sunod ng precedence ay unang itinatag para sa mga atom, nang walang katiyakan. koneksyon na may gitna: "mas malaki ang atomic number, mas matanda ang representante." b) kung mas malapit. ang mga atomo ay pareho, kung gayon ang pamamaraan ay dapat isagawa para sa atom ng susunod na globo. Kung ito ay nangyayari sa clockwise, ito ay ang R-isomer; kung ito ay nangyayari counter-clockwise, ito ay ang S-isomer. D,L-nomenclature(Nauugnay sa projection ng Fisher). Kung ang functional group sa chiral center ay nasa kanan, kung gayon ito ay isang D-isomer, sa kaliwa - isang L-isomer. Ang mga enantiomer ay naiiba sa kanilang kakayahang paikutin ang plane polarized light: sa kanan (+) D, sa kaliwa (-) L.
7. Ang paglitaw ng mga conformation bilang resulta ng pag-ikot sa paligid ng σ-bond. Mga salik na humahadlang sa pag-ikot. Mga formula ng projection ni Newman. Mga uri ng stress. Mga katangian ng enerhiya ng mga conformation ng mga bukas na chain. Ang kaugnayan ng spatial na istraktura sa biological na aktibidad
1. Conformations (rotational isomerism). Nang hindi binabago ang alinman sa mga anggulo ng bono o ang mga haba ng bono, maiisip ng isang tao ang maraming mga geometric na hugis ng molekula ng ethane, na naiiba sa isa't isa sa magkaparehong pag-ikot ng carbon tetrahedra sa paligid ng C-C bond na nagkokonekta sa kanila. Bilang resulta ng pag-ikot na ito, rotational isomers (conformers).
Sa projection Bagong tao ang molekula ay isinasaalang-alang kasama ang C-C bond). Tatlong linyang diverging sa isang anggulo na 120 o mula sa gitna ng bilog ay nagpapahiwatig ng mga bono ng carbon atom na pinakamalapit sa nagmamasid; ang mga linyang "nakausli" mula sa likod ng bilog ay ang mga bono ng malayong carbon atom.
Ang conformation na ipinapakita sa kaliwa ay tinatawag nakakubli . Ang pangalan na ito ay nakapagpapaalaala sa katotohanan na ang mga atomo ng hydrogen ng parehong mga pangkat ng CH 3 ay kabaligtaran ng bawat isa. Ang shielded conformation ay may tumaas na panloob na enerhiya at samakatuwid ay hindi kanais-nais. Ang conformation na ipinapakita sa kanan ay tinatawag inhibited , na nagpapahiwatig na ang libreng pag-ikot sa paligid ng C-C bond ay "mga preno" sa posisyong ito, i.e. ang molekula ay nakararami sa konpormasyon na ito.
Ang pinakamababang enerhiya na kinakailangan para sa kumpletong pag-ikot ng isang molekula sa paligid ng isang partikular na bono ay tinatawag hadlang sa pag-ikot para sa koneksyon na ito. Ang rotational barrier sa isang molekula tulad ng ethane ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng pagbabago sa potensyal na enerhiya ng molekula bilang isang function ng pagbabago. dihedral (torsion) anggulo mga sistema. Ang dihedral na anggulo (na may denting ) ay ipinapakita sa figure sa ibaba:
Habang nagiging mas kumplikado ang molekula, tumataas ang bilang ng mga posibleng conformation. Sa ibaba, ang mga conformation ng n-butane ay inilalarawan bilang Newman projection. Ang (nakalasag) na mga conformation na inilalarawan sa kaliwa ay masigasig na hindi kanais-nais, ang mga hadlang na conformation lamang ang naisasakatuparan sa pagsasanay.
Mga cycloalkane. Nomenclature. maliliit na cycle. Elektronikong istraktura ng cyclopropane. Mga tampok ng mga kemikal na katangian ng maliliit na siklo (mga reaksyon ng karagdagan). mga regular na cycle. mga reaksyon ng pagpapalit. Mga uri ng stress. Pagkakaiba sa enerhiya ng cyclohexane conformations (silyo, paliguan, kalahating upuan). Axial at equatorial na koneksyon. Resibo. Ari-arian
pisikal na katangian. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang unang dalawang miyembro ng serye (C 3 - C 4) ay mga gas, (C 5 - C 16) ay mga likido, simula sa C 17 - solids .. Pagkuha. 1. Ang pangunahing paraan para sa pagkuha ng cycloalkanes ay ang pag-aalis ng dalawang halogen atoms mula sa dihaloalkanes:
2. Sa panahon ng catalytic hydrogenation ng aromatic hydrocarbons, ang cyclohexane o mga derivatives nito ay nabuo: t °, P, Ni C 6 H 6 + 3H 2 → C 6 H 12.
Mga katangian ng kemikal. Sa mga tuntunin ng mga katangian ng kemikal, ang mga maliliit at ordinaryong mga siklo ay makabuluhang naiiba sa bawat isa. Ang cyclopropane at cyclobutane ay madaling kapitan ng mga reaksyon sa karagdagan, i.e. katulad sa bagay na ito sa mga alkenes. Ang cyclopentane at cyclohexane ay magkapareho sa kanilang kemikal na pag-uugali sa mga alkane, dahil pumapasok sila sa mga reaksyon ng pagpapalit.1. Kaya, halimbawa, ang cyclopropane at cyclobutane ay maaaring magdagdag ng bromine (bagaman ang reaksyon ay mas mahirap kaysa sa propene o butene):
2. Ang cyclopropane, cyclobutane, at maging ang cyclopentane ay maaaring magdagdag ng hydrogen upang magbigay ng kaukulang normal na alkanes.
Ang karagdagan ay nangyayari kapag pinainit sa pagkakaroon ng isang nickel catalyst:
3. Muli, ang maliliit na siklo lamang ang pumapasok sa reaksyon ng karagdagan na may hydrogen halides. Ang pagdaragdag sa mga homologue ng cyclopropane ay nangyayari ayon sa panuntunan ni Markovnikov:
4. Mga reaksyon ng pagpapalit. Ang mga ordinaryong siklo (C 6 at mas mataas) ay matatag at pumapasok lamang sa mga radikal na reaksyon ng pagpapalit tulad ng mga alkane: t ° C 6 H 12 + Br 2 → C 6 H 11 Br + HBr.
5. Ang dehydrogenation ng cyclohexane sa pagkakaroon ng nickel catalyst ay humahantong sa pagbuo ng benzene: t ° Ni
C 6 H 12 → C 6 H 6 + 3H 2 .6. Sa ilalim ng pagkilos ng mga malakas na ahente ng oxidizing (halimbawa, 50% nitric acid) sa cyclohexane sa pagkakaroon ng isang katalista, nabuo ang adipic (hexanedioic) acid:
Mga tampok ng istraktura ng cycloalkanes at ang kanilang kemikal na pag-uugali. Ang cyclopropane ay may planar na istraktura, kaya ang mga hydrogen atoms ng mga kalapit na carbon atoms ay matatagpuan sa itaas at ibaba ng eroplano ng cycle sa isang energetically unfavorable ("shielded") na posisyon. Isa ito sa mga dahilan ng "tension" ng cycle at ang kawalang-tatag nito.
Anim na miyembro ang mga conformation ng singsing: a - upuan: 6 - paliguan Ang isa pang posibleng pag-aayos ng mga atomo para sa cyclohexane ay tumutugma sa conformation ng paliguan, bagama't ito ay hindi gaanong matatag kaysa sa conformation ng upuan. Dapat pansinin na sa parehong conformation ng upuan at conformation ng paliguan, ang mga bono sa paligid ng bawat carbon atom ay may tetrahedral arrangement. Samakatuwid, ang hindi maihahambing na higit na katatagan ng mga ordinaryong cycle kumpara sa maliliit na cycle, kaya ang kanilang kakayahang pumasok sa mga reaksyon ng pagpapalit, ngunit hindi mga karagdagan. Ang mga cycloalkane ay mga saturated cyclic hydrocarbon. Ang pinakasimpleng kinatawan ng seryeng ito: cyclopropane cyclobutane. Pangkalahatang formula CnH2n. Istruktura. Isomerismo at katawagan. Ang mga cycloalkane ay mga saturated cyclic hydrocarbon. Ang pinakasimpleng kinatawan ng seryeng ito:
Alkenes. Nomenclature. Isomerismo. Mga paraan upang makakuha. Mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic, mekanismo. Pagdaragdag ng mga halogens, hydrohalogenation, hydration at ang papel na ginagampanan ng acid catalysis. Ang panuntunan ni Markovnikov. Ang konsepto ng mga radikal na reaksyon ng karagdagan. Oksihenasyon ng mga alkenes (ozonation, epoxidation).
Alkenes- ang mga ito ay hindi cyclic hydrocarbons, sa mga molekula kung saan ang 2 carbon atoms ay nasa estado ng sp 2 hybridization at naka-link sa isa't isa sa pamamagitan ng double bond.
Ang unang kinatawan ng homologous na serye ng mga alkenes ay ethene (ethylene) - C 2 H 4. . Ang homologous na serye ng mga alkenes ay may pangkalahatang formula C n H 2n. Ang isang katangian ng istraktura ng mga alkenes ay ang pagkakaroon ng isang >C=C double bond sa molekula<. Двойная связь образуется при помощи двух пар обобщенных электронов. Углеродные атомы, связанные двойной связью, находятся в состоянии sp²-гибридизации, каждый из них образует три σ-связи, лежащие в одной плоскости под углом 120º.
Ang mga alkene ay nailalarawan sa pamamagitan ng structural isomerism: mga pagkakaiba sa chain branching at sa posisyon ng double bond, pati na rin ang spatial isomerism (cis- at trans-isomer). dulo, kung saan mas malapit ang double bond. Sa pamamagitan ng rational nomenclature, ang mga ito ay itinuturing na derivatives ng ethylene, kung saan ang isa o higit pang hydrogen atoms ay pinapalitan ng mga hydrocarbon radical. Halimbawa, tawagan natin ang isang sangkap ayon sa internasyonal (IUPAC) nomenclature: CH 3 - C (CH 3) \u003d CH 2 Isobutylene, non-syn.-dimethylethylene, 2-methyl-propene.