Электронные схемы строения органических соединений

Электронные схемы строения органических соединений 61 [c.61]

Ковалентные связи наиболее широко представлены в органических соединениях. Это обусловлено природой элемента углерода, обладающего четырьмя валентными электронами и способного ковалентно связываться с атомами различных других элементов, приобретая при этом, в результате обобщения электронов, устойчивый электронный октет. Так, например, атом углерода может ковалентно соединяться с четырьмя атомами водорода, образуя молекулу простейшего углеводорода метана. В молекуле метана каждый из электронов атома углерода вместе с валентным электроном одного из атомов водорода образует электронную пару, находящуюся в совместном владении атомов углерода и водорода и осуществляющую их связь. Электронное строение метана можно изобразить условной схемой [c.23]

Основные научные работы посвящены физической органической химии, основателем которой он является. Изучал (1926—1933) электронную структуру ароматических соединений. Развил (1926—1934) теорию электронных смещений, или теорию мезомерии, отправляясь от схем Р. Робинсона. Ввел представление об электро- и нуклеофильных реагентах и реакциях, уточнил классификацию эффектов электронных смещений, рассмотрел их причины, осуществил широкое обобщение материала, относящеюся к определению зависимости физических свойств и реакционной способности соединений (по данным химической кинетики) от их электронного строения. Изучал механизм галогенирования и гидратации алкенов. Совместно со своим учеником и сотрудником Э. Д. Хьюзом провел (1933—1946) серию фундаментальных исследований кинетики реакций замещения у насыщенного углеродного атома. Вместе с В. Прелогом разработал общепринятую систему Н- и 8-обозначений для пространственных конфигураций. Автор книги Теоретические основы органической химии (1953), выдержавшей два издания и переведенной на русский язык. [22, 80, 81,322,332,339] [c.209]

Электронные схемы строения органических соединений. Согласно теории Косселя (1916), излагаемой в курсах неорганической химии, атомы элементов, вступая в химическое соединение, отдают или получают валентные электроны. В результате этого они приобретают электрические заряды, т. е, становятся ионами, формируя вокруг себя устойчивые восьмиэлектронные оболочки. [c.61]

Обратимся теперь к современной стереохимии. Рассмотрим в первую очередь ее, если можно так сказать, параметрический аспект. Методы изучения геометрии молекул дали очень много материала по межатомным расстояниям и валентным углам. В связи с этим появились феноменологические обобщения этого материала при помощи эмпирических формул, путем установления зависимостей между этими параметрами и типами и подтипами связей, а также посредством аддитивных схем, построенных на понятиях ковалентного и вандерваальсова радиуса. Те же физические методы исследования позволили установить, например, и строение наиболее устойчивых поворотных изомеров, обусловленных существованием потенциалов торможения вокруг простой С — С- связи, и даже величину этих потенциалов. С другой стороны, те же методы вместе с совокупностью данных, полученных химическими способами исследования, позволили далеко продвинуть вперед учение о конформациях циклогексана, его производных и других алициклов и подготовить почву для введения конформационного анализа, занимающегося изучением Зависимости свойств молекул от строения преимущественных конформаций. Далее, было установлено искажение требуемого классическими или даже электронными теориями копланарного строения многих типов соединений. Сюда относится отступление от копланарности алициклов — циклобутана и циклопентана — и молекул с сопряженной системой связей, причем характер такого искажения,например,в случае дифенила,бензфенантрена,гексаметилбензола и их аналогов неодинаков и обусловлен игрой различных структурных факторов. Характерной чертой, в буквальном смысле слова, современной стереохимии является также изучение пространственного строения органических радикалов и ионов, а также, хотя и в меньшей степени — здесь больше гипотез, и переходных комплексов. [c.353]

Для этого рассмотрим сначала строение более простых веществ — нитрозосоединений Н—N=0. Атом азота имеет пять валентных электронов. На создание связи с органическим радикалом расходуется один из этих электронов (второй электрон свя-зуюп ей пары дает углеродный атом радикала), на образование двойной связи N=0 — два электрона от атома азота, два от атома кислорода. Таким образом, электронное строение соединения К—N=0 можно выразить следующей схемой, в которой валентные электроны атома азота условно изображены точками, а валентные электроны других атомов — крестиками (такой способ изображения выбран только для наглядности на самом деле, конечно, все валентные электроны одинаковы и различить их невозможно) [c.218]

Строение. Электронная конфигурация атома азота выражается схемой s 2s 2p , т. е. атом азота имеет во внешнем слое пять валентных электронов. Азотную кислоту, органическими производными которой являются нитросоединения, относят в неорганической химии к соединениям с пятивалентным азотом. Исходя из [c.287]

Ультрафиолетовая и инфракрасная спектроскопия и к дерный магнитный резонанс откосятся к числу наиболее важных повседневно используемых методов, позволяющих получать информацию о строении органических соединений. Эта небольшая книга может служить введением к использованию перечисленных методов. Ограниченный объем книги не позволил рассмотреть подробнее измерительную технику и теоретические аспекты спектральных методов,анализа. Теоретические основы методов з настоящей книге рассматриваются лишь в том объеме, кото рый необходим для правильной расшифровки наблюдаемых спектров. Вместе с тем, правильная интерпретация спектральных данных возможна и без знания электронных схем сложных приборов или теоретических основ физического явления. Кроме того, устройство приборов подробно излагается в ряде других работ и монографий. [c.7]

Применению теории резонанса для объяснения химических свойств особенно много внимания уделили Сыркин и некоторые другие советские химики. Их основные работы в этом отношении падают на период между рассмотренным обзором Полинга и выходом в свет упомянутой дюнографии Уэланда. Сыркину принадлежит редакция, вероятно, всех появившихся в советской печати переводных статей по теории резонанса, а также переводов монографий Полинга и Уэланда. В 1940— 1941 гг. Сыркин, Жуховицкий и Дяткина приступили к публикации серии статей по квантовой химии [41, 42], завершению которой, по-видимому, помешала война. Уже в первых статьях этой серии резонансным структурам придается то толкование, которое впоследствии подвергалось суровой критике под резонансом эти авторы понимают существование , а также суперпозицию различных состояний [41, стр. 943[. Более того, Дяткиной [43] было введено понятие о переходной структуре. Например, электронная структура молекулы НС1 представляет собой наложение трех структур ковалентной, ионной и переходной, когда электрон принадлежит обоим ядрам одновременно, примерно так, как в электронной структуре молекулярного иона водорода. По расчетам Дяткиной, в НС1 вес гомеополярной структуры 71%, ионной 6 , переходной 23%. Переходные структуры были, так сказать, теоретически обнаружены и в органических соединениях, например в бензоле. В нем при суперпозиции (сосуществовании) этих (кекулевских. —Г. Б.) состояний il- i и фо возникает переходная структура г)5,1 32. Она не может быть изображена химической формулой, но роль ее весьма существенна из-за обусловливаемого ею понижения общей энергии...Наличие переходных структур между структурами Дьюара и структурами Кекуле стабилизирует молекулу [42, стр. 123, 124]. Очевидно, судя по примеру с НС1, вклад переходных структур в энергию резонанса довольно значителен, однако, поскольку эти структуры не наглядны, теряется как раз основное преимущество, которое признавалось за теорией резонанса возможность представления электронного строения молекул привычными для химика валентными схемами. [c.239]

Количественная интерпретация спектров поглощения органических соединений, особенно сложных, является трудной задачей и методы квантовой химии дают лишь ее приближенное решение. В связи с этим большое значение имеют различные эмпирические закономерности, связывающие спектр поглощения данного соединения с его строением и позволяющие выяснить влияние различных факторов на этот спектр. Так, накоплен большой материал, показывающий роль электронных взаимодействий и стерических эффектов в молекуле, влияние природы растворителя и ионизации молекулы на спектры поглощения и т. д. Созданы различные схемы классификации полос поглощения, значительно облегчающие расшифровку спектров. [c.53]

Теория строения в органической химии возникла и развивалась на основе представления о тетраэдрическом строении углеродного атома. Она получила мощный стимул для своего развития в электронной теории валентности, основные положения которой рассматривались в гл. 5. Теперь можно выражать строение большого числа органических соединений с помощью простых схем, описывающих связи-, они легко могут быть преобразованы в трехмерные модели, отвечающие разнообразию молекулярных свойств. Однако существует большое число соединений, для которых обычная структурная теория не-дает исчерпывающего описания, поскольку используемые структуры не отражают в достаточной мере действительного строения молекул. В ряду таких соединений особое место занимают ароматические углеводороды, или арены, и в частности бензол СбНб, который заслуживает наибольшего внимания. Несмотря на то что эти соединения напоминают полиены в том отношении, что они содержат меньше 2п 2) п атомов водорода на атом углерода, их химическая устойчивость приближается к устойчивости алканов. [c.207]

В известной теоретической схеме Косселя (1916) органические соединения затронуты мимоходом, поскольку автор ссылается на успешное их истолкование в работе Штарка. Коссель высказал важную идею, которая в зачаточной форме была уже у Томсона — о существовании постепенного перехода от чисто полярных соединений (например, НС1) к типично неполярному (например, Нз). Работа Косселя, кроме идеи о существовании градации в полярности связей, затем принятой и в теориях строения органических соединений, интересна еще и тем, что в ней ясно указано на недостаток в принципе статических моделей электронного строения атомов и молекул (в том числе и модели Штарка) и на то, что будущее за моделью Резерфорда — Бора и квантовой теорией. [c.62]

Изучение магнитной восприимчивости молекул является ценным способом познания их электронной структуры. Так, измерение диамагнитной восприимчивости, органических соединений и сопоставление ее с величйнбй, рассчитанной по аддитивной схеме, позволяет судить о строении соединения, эффектах взаимного влияния атомов и т. п. Измерение парамагнитной восприимчивости позволяет установить число неспаренных электронов в атоме или молекуле, обнаружить в веществе свободные радикалы. Особенно большое значение приобрел в послед-рее время резонансный метод исследования парамагнитных атомов, молекул и свободных радикалов — метод электронного парамагнитного резонанса. [c.76]

Ковалентными являются и связи, соединяющие атомы углерода друг с другом в более сложных органических веществах. Так, в молекуле этана два электрона двух атомов углерода составляют общую электронную пару, осуществляющую ковалентную связь между ними. В то же время каждый из атомов углерода ковалентно соединен с тремя атомами водорода. Электронное строение этана можно изобразить схемой [c.23]

Изучение этих специфических форм и корреляций между их химическим и электронным строением, с одной стороны, и их реакционной способностью, с другой — одна из центральных задач теории катализа. В сколько-нибудь общем виде она пока далека от разрешения, хотя можно считать установленной роль определенных форм в отдельных группах реакций. Так, например, при изучении различных органических реакций на алюмосиликатных катализаторах на основании химических данных довольно давно пришли к выводу о существовании на их поверхности бренстедтовских протонных и люисовских апротонных кислотных центров. При катализе промежуточно образуются хемосорбированные карбониевые ионы и комплексы, связанные с поверхностью водородными и акцепторно-донорными связями. Колебательные, электронные и ЭПР- овские спектры хемосорбированных молекул на алюмосиликатах, особенно обстоятельно изученные в Советском Союзе Терениным и его сотрудниками [191 и за рубежом Лефтиным с сотрудниками [201, подтвер- дили эти выводы. Они показали, что при хемосорбции на этих катализаторах в зависимости от характера акцепторно-допорных свойств молекул (и от наличия протонных центров или их замещения ионами щелочных металлов) образуются типы поверхностных соединений, указанные на следующей схеме [c.52]

Иное наблюдается при воостановлении, например, кислорода ( незатрудненная реакция). Роль носителя в этой реакции значительно возрастает, особенно в области разведенных слоев. Это обнаружено нами нри изучении газофазного восстановления избытка кислорода окисью углерода (окисление окиси углерода) на палладиевых, платиновых и смешанных катализаторах на носителях [10]. Указанная реакция по своей схеме имеет много общего с реакцией восстановления л-бензохинона и нитросоединений. 1В обоих случаях кислородоодержа-щие соединения — акцепторы электронов адсорбируются на поверхности металлического катализатора, отнимая от него электроны, с образованием отрицательно заряженных соединений. Восстановитель — донор электронов (водород, окись углерода) активируется на поверхности при мгновенной адсорбции из газовой фазы с отдачей электрона. При этом чем выше энергия связи донора электронов с атомной фазой, тем выше скорость реакции. Однако в характере участия металлического катализатора на носителе в рассматриваемых процессах наблюдается существенная разница. Она заключается в следующем. Для протекания восстановления сложных по строению органических соединений с максимальной скоростью требуется сочетание двух типов двухатомных активных центров, одни из которых расположены на крупных кристаллах, обладающих объемными свойствами металла [c.55]

Приведенные примеры показывают, что к вопросу о влиянии строения индивидуальных органических соединений титана на их каталитическую активность при нолимеризации этилена можно подходить, основываясь на обычных соображениях об электронных эффектах заместителей при Т1 и на общей схеме процесса полимеризации (У-30). [c.182]

КвантоБомеханцческие методы, в отллчле от прежних электронных теорий органической химии, давали количественные результаты, но требовали введения в схему расчета нолуэмпирнческнх параметров. В первую очередь эти методы были применены для расчета энергетических характеристик органических молекул н радикалов, а затем для истолкования материала по межатомным расстояниям. С конца 30-х годов начали рассчитывать различного рода индексы атомов и связей, которее можно было коррелировать с химическими и физическими свойствами соединений. С середины 40-х и особенно с 50-х годов наметился определенный поворот к расчету распределения сначала л-, а затем и сг-электронов в органических соединениях, что позволило непосредственно сопоставлять электронное строение органических соединений и их химические свойства. [c.73]

Опишите свойства органического соединения, которое получается в результате взаимодействия бромэтила с броммети-лом по реакции Вюрца — Шорыгина. Укажите тип гибридизации каждого из атомов углерода в получепном соединении, нарисуйте схему электронного строения этого соединения, [c.264]

Органические реакции обычно описываются брутто-схемами, отражающими сведения об исходных и конечных продуктах, их соотношении, условиях протекания реакций (температура, давление, катализаторы, растворители). Однако часто необходимо знать механизм реакций, т.е. поэтапный способ превращения исходных соединений в конечные продукты. Это, пожалуй, самая сложная задача химического исследования - понять процесс превращения вещества, проникнуть в сущность химической реакции, проследить ее стадии, выявить законы внутренней перестройки молекул, познать механизм реакции. Ведь почти все реакции состоят из целого ряда последовательных и (или) параллельных процессов - элементарных химических актов (стадий), которые надо понять на молекулярном уровне. Однако исследователи имеют дело со свойствами и параметрами макросистем, содержащих огромное число молекул. Если учитывать, что все молекулы с огромной скоростью движутся, колеблются, претерпевают внутри себя валентные, деформационные, крутильные колебания связей, сталкиваются между собой под всевозможными углами, что в каждой взаимодействующей молекуле постоянно происходит перераспределение электронной плотности, то картина предстает крайне сложная. Химикам приходится допускать некое усредненное представление о молекулах и процессах, для чего (кроме всех доступных химических и физических методов) приходится привлекать и теорию химического строения. [c.546]

Для расчетов рефракций органических соединений по аддитивной схеме были составлены таблицы атомных рефракций для различных спектральных линий. Наибольшим признанием пользовались таблицы Эйзенлора (1910). Однако атомные рефракции не имеют простого физического смысла (Фаянс и Кнорр, 1924), и поэтому был сделан переход к связевым рефракциям. Такой переход теоретически аргументирован тем, что оптические свойства зависят от состояния валентных электронов и что причину отклонения от аддитивности рефракции можно видеть в изменении электронного строения молекул [И, с. 489, 495]. [c.201]

Значительно сложнее вопрос о поведении различных органических соединений на поверхности катализатора. Схемы мультиплетной теории и основанные на них методы расчета энергий связи развиты исходя из предположения об образовании ковалентных связей. Между тем в практику катализа все шире внедряются представления о поверхностных соединениях координационного или кластерного типов. Величины энергий связи реагирующих атомов при этом будут определяться природой химической связи. Поэтому требуются широкие исследования для уточнения энергий связей различных реагирующих атомов с поверхностью катализатора. Тем не менее совместное влияние двух факторов — геометрического и энергетического, с лежащим в их основе электронным строением твердых тел и реагирующих молекул, сохранит свое значение. Возможно только их истолкование на новой основе.. [c.99]

Несмотря на разработку методов, основанных на включение новых деталей в модель электронного строения молекул, и на тенденцию к проведению неэмиирических расчетов, которые могут осуществляться с любой из перечисленных моделей от самой простой, хюккелевской, до самых сложных, метод Хюккеля (в его первоначальном виде) благодаря его математической простоте продолжает применяться в квантовой химии органических соединений, несмотря на его принщшиальные недостатки с точки зрения рафинированной квантовой химии. Там же, где речь идет об относительно сложных структурах, представляющих интерес для биохимии, этот метод пока незаменим [96]. Кроме того, простота его вовсе не означает, что он может давать результаты менее точные, чем более совершенные в теоретическом отношении способы расчета. Недавно было проведено изучение статистической корреляции между экспериментальными данными по потенциалам ионизации и по распределению зарядов в положительных ионах ароматических углеводородах, с Одной отороны, и расчетными данными по методу Хюккеля, по методу ППП и по так называемой неограниченной схеме Хартри-Фока с другой. Оказалось, что метод Хюккеля не уступает двум другим названным методам [116]. [c.95]

Первые две схемы не что иное, как формулы строения бензола по Кекуле (стр. 46), три последние—формулы бензола по Дьюару (стр. 47). Все эти схемы были представлены как резонансные структуры и было постулировано наличие между ними электронного резонанса. Фактически же молекула органического соединения, в частности бензола, имеет вполне определенное распределение не только атомных ядер, но и плотности электронного облака. Все эти структуры теории резонанса не соответствуют объективной реальности и являются вымышленными, что признано и самими последователями концепции резонанса. Так, Уэлланд [59] писал Идея резонанса является умозрительной концепцией в большей степени, чем другие физические теории. Она не отражает какого-либо внутреннего свой- [c.116]

В органических соединениях, содержащих кратные связи, последние осуществляются в результате обобщения соединенными имич атомами не одной, а двух или трех электронных пар, В молекуле этилена, например, двойная связь между атомами углерода осуществлена в результате обобщения этими атомами двух э/гектронных пар электронное строение этилена можно изобразить схемой [c.23]

Путь душистого вещества от замысла синтетика до вьшуска готовой формы и его применения в парфюмерии, косметике и т. д. сложен, трудоёмок и долог. Причем суммарные затраты могут достигать многих десятков миллионов долларов. Схема разработки нотого душистого продукта, необходимость в котором диктуется потребностями парфюмернокосметического рынка, включает следующие стадии (рис. 1.2). На стадии 1 проводятся умозрительный или машинный перебор химических структур и выбор базового потенциально душистого оригинального вещества. Создается замысел, что синтезировать, зачем и как. Анализируется информация о наличии разнородных элементов, групп атомов, функциональных группировок, типах связей между ними, их электронном строении и пространственном расположении, хиральности. Совокупность этих данных может сообщить строению целевого вещества ожидаемый потенциал свойств, включая, прежде всего, полезный тип запаха, подобно тому, как фраза, составленная из букв, слов и связок слов, получает смыслоюе звучание. Уже на этой стадии делается предварительная оценка доступности и стоимости исходных реагентов, их токсичности. В разработке целевых структур участвуют специалисты по органическому синтезу, химии природных и синтетических душистых соединений. Они же заняты и на стадии 2, которая заключается в выборе и лабораторной разработке методов и путей синтеза промежуточных веществ и целевого соединения, его близких структурных аналогов, их отборе по надлежащей устойчивости, простоте получения, выходу, рас- [c.34]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология