Двойная связь в химии является ковалентной связью между двумя атомами , включающих четыре связывающих электронов в противоположности два в одинарной связи . Двойные связи чаще всего возникают между двумя атомами углерода, например, в алкенах . Между двумя разными элементами существует множество двойных связей: например, в карбонильной группе между атомом углерода и атомом кислорода. Другие общие двойные связи обнаружены в азосоединениях (N = N), иминах (C = N) и сульфоксидах (S = O). В скелетной формуле, двойная связь изображена в виде двух параллельных линий (=) между двумя соединенными атомами; типографически для этого используется знак равенства . [1] [2] Двойные связи были впервые введены в химические обозначения русским химиком Александром Бутлеровым . [ необходима цитата ]
Двойные связи с участием углерода прочнее одинарных, а также короче. Порядок облигаций - два. Двойные связи также богаты электронами, что делает их потенциально более активными в присутствии сильного акцептора электронов (как в реакциях присоединения галогенов).
 |  |  |  |
Двойные связи в алкенах [ править ]
Тип связывания можно объяснить с точки зрения орбитальной гибридизации . В этилене каждый атом углерода имеет три sp 2 -орбитали и одну p-орбиталь . Три орбитали sp 2 лежат в плоскости с углами ~ 120 °. Р-орбиталь перпендикулярна этой плоскости. Когда атомы углерода приближаются друг к другу, две орбитали sp 2 перекрываются, образуя сигма-связь . В то же время две p-орбитали сближаются (снова в одной плоскости) и вместе они образуют пи-связь . Для максимального перекрытия p-орбитали должны оставаться параллельными, и, следовательно, вращение вокруг центральной связи невозможно. Это свойство приводит кцис-транс-изомерия . Двойные связи короче одинарных, потому что перекрытие p-орбиталей максимально.
 | 
|  | ||
| 2 sp 2 орбитали (всего 3 таких орбитали) подходят для образования sp 2 -sp 2 sigma-связи | Две p-орбитали перекрываются, образуя пи-связь в плоскости, параллельной плоскости сигма. | пи-связь (зеленая) в этилене |
При 133 пм длина связи этилена C = C короче, чем длина C-C в этане с 154 пм. Двойная связь также сильнее, 636 кДж моль -1 по сравнению с 368 кДж моль -1, но не вдвое больше, поскольку пи-связь слабее сигма-связи из-за менее эффективного пи-перекрытия.
В альтернативном представлении двойная связь возникает в результате двух перекрывающихся sp 3 -орбиталей, как в изогнутой связи . [3]
Варианты [ править ]
В молекулах с чередующимися двойными связями и одинарными связями перекрытие p-орбиталей может существовать над несколькими атомами в цепи, что приводит к возникновению сопряженной системы . Конъюгацию можно найти в таких системах, как диены и еноны . В циклических молекулах конъюгация может приводить к ароматичности . В кумуленах две двойные связи смежны.
Двойные связи характерны для элементов 2 периода, углерода , азота и кислорода , и менее распространены для элементов более высоких периодов . Металлы также могут участвовать в множественной связи в множественной связи металлического лиганда .
Гомологи алкенов группы 14 [ править ]
Соединения с двойной связью, гомологи алкена , R 2 E = ER 2 теперь известны для всех более тяжелых элементов группы 14 . В отличие от алкенов эти соединения не плоские, а имеют скрученную и / или трансбентную структуру. Эти эффекты становятся более выраженными для более тяжелых элементов. Дистаннен (Me 3 Si) 2 CHSn = SnCH (SiMe 3 ) 2 имеет длину связи олово-олово немного короче, чем одинарная связь, прозрачную структуру с пирамидальной координацией у каждого атома олова и легко диссоциирует в растворе до форма (Me 3 Si) 2CHSn: (станнандиил, аналог карбена). Связь включает две слабые донорно-акцепторные связи, неподеленная пара на каждом атоме олова перекрывается с пустой p-орбиталью на другом. [4] [5] Напротив, в дисиленах каждый атом кремния имеет плоскую координацию, но заместители скручены, так что молекула в целом не является плоской. В диплумбенах длина связи Pb = Pb может быть больше, чем у многих соответствующих одинарных связей [5] Плумбены и станнены обычно диссоциируют в растворе на мономеры с энтальпиями связи, которые составляют лишь часть соответствующих одинарных связей. Некоторые плюмбены и станнены с двойными связями аналогичны по прочности водородным связям. [4] Модель Картера-Годдарда-Мальье-Тринкье.можно использовать для прогнозирования характера соединения. [4]
Типы двойных связей между атомами [ править ]
| C | О | N | S | Si | Ge | Sn | Pb | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | алкен | карбонильная группа | я добываю | тиокетон , тиоальдегиды | ||||
| О | дикислород | нитрозосоединение | сульфоксид , сульфон , сульфиновая кислота , сульфоновая кислота | |||||
| N | азосоединение | |||||||
| S | дисера | |||||||
| Si | алкилиденсиланы | силены | ||||||
| Ge | немцы | |||||||
| Sn | станнены | |||||||
| Pb | отвесы |
Ссылки [ править ]
- ↑ Март, Джерри, 1929–1997. (1985). Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (3-е изд.). Нью-Йорк: Вили. ISBN 0-471-88841-9. OCLC 10998226 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Макмерри, Джон. Органическая химия (Девятое изд.). Бостон, Массачусетс, США. ISBN 978-1-305-08048-5. OCLC 907259297 .
- ^ Кэри, Фрэнсис А., 1937- (2007). Продвинутая органическая химия . Сандберг, Ричард Дж., 1938- (5-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-44897-8. OCLC 154040953 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ a b c Power, Филип П. (1999). «π-соединение и эффект неподеленной пары в множественных связях между более тяжелыми элементами основной группы». Химические обзоры . 99 (12): 3463–3504. DOI : 10.1021 / cr9408989 . PMID 11849028 .
- ^ а б Ван, Юйчжун; Робинсон, Грегори Х. (2009). «Уникальная гомоядерная множественная связь в соединениях основной группы». Химические коммуникации . Королевское химическое общество (35): 5201–5213. DOI : 10.1039 / B908048A . PMID 19707626 .
- Пюкко, Пекка; Ридель, Себастьян; Пацшке, Майкл (2005). «Ковалентные радиусы с тройной связью». Химия: Европейский журнал . 11 (12): 3511–20. DOI : 10.1002 / chem.200401299 . PMID 15832398 .
