Углерод-кислород связь представляет собой полярная ковалентная связь между углеродом и кислородом . [1] [2] [3] Кислород имеет 6 валентных электронов и предпочитает либо разделять два электрона, связанных с углеродом, оставляя 4 несвязывающих электрона в 2 неподеленных парах : O:, либо разделять две пары электронов для образования карбонильного функционала группа . = О: Простые представители этих двух типов облигаций являются _ ОН в спиртах , таких как этанол , в напитках и топлива и С = О в кетоны (равно как и многие другие связанные с карбонильными соединениями ).[4]
Электроотрицательность и длина связи
Связь C – O сильно поляризована по отношению к кислороду ( электроотрицательность C относительно O, 2,55 против 3,44). Длина связи для парафиновых связей C – O находится в диапазоне 143 пм - меньше, чем у связей C – N или C – C. Укороченные одинарные связи обнаруживаются у карбоновых кислот (136 мкм) из-за характера частичной двойной связи, а удлиненные связи обнаруживаются в эпоксидах (147 мкм). [5] Прочность связи C – O также выше, чем у C – N или C – C. Например, прочность связи составляет 91 килокалорий (380 кДж) / моль (при 298 К) в метаноле , 87 килокалори (360 кДж) / моль в метиламине и 88 килокалори (370 кДж) / моль в этане . [5]
Углерод и кислород образуют концевые двойные связи в функциональных группах, вместе известных как карбонильные соединения, к которым относятся такие соединения, как кетоны , сложные эфиры , карбоновые кислоты и многие другие. Внутренние связи C = O обнаружены в положительно заряженных ионах оксония . В фуранах атом кислорода вносит вклад в делокализацию пи-электронов через свою заполненную р-орбиталь, и, следовательно, фураны являются ароматическими . Длина связи C = O составляет около 123 мкм в карбонильных соединениях. Длина связи C = O в диоксиде углерода составляет 116 пм. Связи C = O в ацилгалогенидах имеют характер частичной тройной связи и, следовательно, очень короткие: 117 пм. Соединений с формальными тройными связями C ≡ O не существует, за исключением монооксида углерода , который имеет очень короткую и прочную связь (112,8 мкм). Такие тройные связи имеют очень высокую энергию связи, даже выше, чем тройные связи N – N. [6] Кислород также может быть трехвалентным, например, в тетрафторборате триэтилоксония .
Химия
Реакциями образования углерод-кислородной связи являются синтез эфира Вильямсона , нуклеофильные ацильные замещения и электрофильное присоединение к алкенам. В реакции Патерно – Бюхи участвуют карбонильные соединения.
Кислородные функциональные группы
Связи углерод-кислород присутствуют в следующих функциональных группах :
Химический класс | Облигационный ордер | Формула | Структурная формула | Пример |
---|---|---|---|---|
Спирты | 1 | R 3 C – OH | Спирт этиловый | |
Эфиры | 1 | R 3 C – O – CR 3 | Диэтиловый эфир | |
Перекиси | 1 | R 3 C – O – O – CR 3 | Пероксид ди-трет-бутила | |
Карбоновые кислоты | 1 и 2 | R 3 C – CO – OH | Уксусная кислота | |
Сложные эфиры | 1 и 2 | R 3 C – CO – O – CR 3 | Этилакрилат | |
Карбонатные эфиры | 1 и 2 | R 3 C – O – CO – O – CR 3 | Этиленкарбонат | |
Кетоны | 2 | R 3 C – CO – CR 3 | Ацетон | |
Альдегиды | 2 | R 3 C – CHO | Акролеин | |
Фуранс | 1.5 | Фурфурол | ||
Пирилиевые соли | 1.5 | Антоцианы |
Рекомендации
- ^ Органическая химия Джон Макмерри 2-е изд. [ требуется страница ]
- ^ March, J .; Смит, Д. (2001). Высшая органическая химия, 5-е изд. Нью-Йорк: Вили.
- ^ Продвинутая органическая химия Кэри, Фрэнсис А., Сандберг, Ричард Дж. 5-е изд. 2007 г.
- ^ Кларк, Джим (2000). «Связь в карбонильных соединениях» . ChemGuide . Джим Кларк . Проверено 12 июня 2014 .
- ^ a b CRC Справочник по химии и физике 65-е изд.
- ^ «Стандартные энергии связи» . Химический факультет Мичиганского государственного университета. Архивировано из оригинального 29 августа 2016 года.