Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Конформации циклических соединений




В циклических молекулах наряду с торсионными напряжениями и напряжениями Ван-дер-Ваальса могут возникать напряжения Байера (угловые напряжения), обусловленные отклонением валентных углов от тетраэдрического – 109,5°. Возникновение этих напряжений обусловлено отталкиванием электронных пар, образующих s-связи, которые оказываются сближенными в пространстве, что приводит к увеличению энергии системы.

Циклопропан. В молекуле циклопропана атомы углерода лежат в вершинах правильного треугольника, угол между связями ССС равен 60°. Такое значение валентного угла свидетельствует о возникновении сильных угловых напряжений в этой молекуле. Кроме угловых напряжений, в циклопропане возникают и торсионные напряжения, так, связи С-Н заслоняют друг друга, что также увеличивает энергию этой молекулы за счет отталивания противостоящих связей (электронных пар, образующих эти связи). Наличие сильных угловых и торсионных напряжений делает трехчленный цикл неустойчивым, поэтому в реакциях с участием циклопропана часто наблюдается разрыв цикла, в результате чего исчезают угловые напряжения.

Неустойчивость циклопропана может быть объяснена и тем, что в молекуле между атомами углерода возникают не s-связи, а t-связи, которые образуются при угловом перекрывании орбиталей. Угловое перекрывание орбиталей не требует снижения валентного угла от 109,5° до 60°, при котором может идти их максимальное перекрывание вдоль линии, соединяющей атомы углерода. Возникновение t-связей, являющихся промежуточными между s- и p-связями как по способу перекрывания орбиталей, так и по прочности, логично объясняет нестойкость циклопропана и его поведение в химических реакциях.

Циклобутан. Плоский четырехчленный цикл характеризуется наличием сильных угловых напряжений (угол 90° вместо 109,5°) и торсионных напряжений. Однако циклобутан несколько стабильнее циклопропана за счет снижения напряжений в результате вращения вокруг связи углерод-углерод и вывода из плоскости одной метелиновой группы СН2.

Циклопентан. Плоский пятичленный цикл, имеющий форму правильного пятиугольника, характеризуется наличием торсионных и практическим отсутствием угловых напряжений, так, углы между связями равны 108°, что незначительно отличается от обычного значения 109,5°. Снижение торсионных напряжений достигается за счет образования неплоской структуры, напоминающей форму незакрытого конверта.







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 914. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2021 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия