Стабилизация и энергия резонанса

Кроме того, карбоксильный анион, образующийся при отщеплении протона, может быть описан двумя эквивалентными резонансными структурами, что (как и в случае бензола) указывает на его значительную стабилизацию (энергия резонанса, см. разд. 3.6). [c.112]

Брент [325] провел термохимическое исследование, позволившее определить энергию стабилизации (энергию резонанса) фуроксанового кольца 24,5 ккал/моль. Полученные термохимические данные приведены в табл. Юа. [c.90]

Бифенил. Термическая стабильность бифенила несколько выше, чем бензола. Это и следовало ожидать, так как стабилизация бифенила обусловливается 8 калориями энергии резонанса дополнительно к той, которая получается при образовании двух отдельных молекул бензола. Тиличеев [45] нашел, что константа скорости разложения бифенила при 500° С в 20 раз превосходит таковую для разложения нафталина, и что стабильность бензола приближается к стабильности бифенила. Гринсфельдер и другие [14] сообщают, что практически разложение бифенила в контакте с алюмо-цирконий-кремниевым катализатором при 550° С не происходит. Мейер и Гофман [27] нашли, что при еще большей температуре получается 4,4 -дифенил-бифенил. [c.97]

Энергии шести орбиталей бензола можно рассчитать по методу Хюккеля с помощью двух величин, а и р. Величина а соответствует количеству энергии, которой обладает изолированная 2р-орбиталь до перекрывания, а величина р (называемая резонансным интегралом) является единицей энергии, выражающей степень стабилизации за счет я-орбитального перекрывания. Отрицательная величина р соответствует наличию стабилизации, и энергии шести орбиталей (от низшей к высшей) выражаются следующим образом а + 2р, а + р, а + р, а—р, а—р и а—2р [14]. Полная энергия трех заселенных орбиталей выражается как 6а + 8р, так как на каждой орбитали имеются по два электрона. Энергия обычной двойной связи соответствует величине а + р, так что структуры 1 или 2 имеют энергию 6а + бр. Отсюда энергия резонанса молекулы бензола выражается величиной 2р. К сожалению, не существует удобного способа расчета величины р по методу молекулярных орбиталей. Часто для бензола приводится величина около 18 ккал/моль, что составляет половину энергии резонанса, вычисленной по теплотам сгорания или гидрирования. [c.51]

Самый простой способ оценки ароматичности заключается в расчете энергии делокализации ОЕ, или энергии резонанса, т. е. разности между полной электронной энергией молекулы и энергиями изолированных двойных связей, включенных в состав молекулы. Эта разность характеризует выигрыш в энергии (стабилизация молекулы) за счет делокализации тг-электронов [c.304]

Согласно Дьюару, энергия резонанса равна разности энергии образования данного сопряженного соединения и энергии соответствующего классического полиена. Другими словами, энергия резонанса— это мера стабилизации циклической системы по сравнению с соответствующим соединением с открытой цепью, которая содержит то же число сопряженных атомов углерода. Подчеркнем, что в качестве структуры сравнения не обязательно выбирается полиен с чистыми двойными и ординарными связями, а выбирается тот полиен, у которого минимальная полная энергия. Например, энергия резонанса циклопропенильного катиона Уа вычисляется относительно делокализованного аллильного катиона Уб, но не локализованной структуры Ув [c.284]

Бензол — весьма устойчивое соединение, его энергия на 151 кДж-моль- меньше энергии резонансных структур I и И или циклогексатриена-1,3,5. Эту разницу мы называем энергией резонанса бензола или энергией делокализации. Всегда, когда действительную структуру молекулы, иона или радикала можно описать с помощью двух и более эквивалентных резонансных структур, мы можем предполагать, что энергия резонанса приводит к стабилизации молекулы. [c.69]

Он представляет собой синее вещество (т. пл. 99 °С Ямакс. = 580, 633 и 699 ммк), имеющее такой же характерный запах и такую же кристаллическую форму, как его изомер нафталин. Подобно нафталину, азулен образует комплексы с пикриновой кислотой и тринитробензолом. Если азулен нагревать в вакууме при 350 °С, он почти количественно перегруппировывается в явно более устойчивый нафталин. Энергия резонанса у азулена равна приблизительно 49 ккал/моль, что намного ниже, чем у нафталина (61 ккал/моль), хотя и составляет еще вполне значительную величину. Стабилизация молекулы в наибольшей степени обеспечивается структурами а и б, а также кумулятивными ионными структурами в и г [c.503]

Ие следует отождествлять эмпирическую энергию резонанса бензола со стабилизацией, которую дает делокализация п-электронов. На самом [c.563]

Чтобы количественно охарактеризовать стабилизацию резонансного гибрида, вводится величина, называемая энергией резонанса. Например, бензол более устойчив, чем если бы л-электроны в нем были локализованы, и сумма энергий шести его простых связей и трех двойных [c.471]

Разность между энергией бензола в основном состоянии и энергией гипотетического неароматического циклогексатриена-1,3,5 соответствует степени стабилизации, придаваемой бензолу взаимодействием шести я-электронов цикла. Эту разность энергий принято называть ароматической энергией резонанса. [c.12]

В результате такой стабилизации бензол обладает особыми свойствами, которые вовсе не являются промежуточными между свойствами структур Кекуле. Наличие нового набора свойств, называемых ароматическими свойствами, определяется именно столь большой величиной энергии резонанса — 36 ккал/моль (150,72-10 Дж/моль). [c.309]

Аллильный радикал представляет собой резонансный гибрид структур I и II. Как гибрид, он более устойчив, т. е. содержит меньше энергии, чем каждая из резонирующих структур. Говорят, что аллильный радикал стабилизован вследствие резонанса. Стабилизация вследствие резонанса нескольких структур равной устойчивости довольно велика в данном случае она, очевидно, составляет 25 ккал/моль (104,67-10 Дж). [c.377]

Однако для этих гетероциклов и их производных типичной является спо -собность вступать в реакции электрофильного замещения нитрование, сульфирование, галогенирование, ацилирование по Фриделю — Крафтсу и даже реакцию Реймера — Тимана и сочетание с солями диазония. Величины теплот сгорания указывают на наличие значительной энергии резонансной стабилизации — 22—28 ккал/моль (92,11-10 —117,23-10 Дж/моль) это несколько меньше энергии резонанса для бензола [36 ккал/моль (150,72-10 Дж/моль) , ко гораздо больше, чем аналогичная величина для большинства сопряженных [c.1016]

Ранее на примере алкенов и алкадиенов было показано, как для такой цели используют определение теплот гидрирования (см разд 1 2 3 1, 1 3 2 2) Измерение теплоты гидрирования бензола показало, что она составляет 206 кДж/моль, т е существенно меньше, чем утроенное значение теплоты гидрирования циклогексена (119 кДж/моль х 3 = 357 кДж/моль) Отсюда следует, что молекула бензола обладает меньшей энергией, чем можно было ожидать, от циклогексатриена Разность указанных значений (357-206 кДж/моль) составляет 150 кДж/моль и называется энергией стабилизации или резонанса [c.69]

Необычайно большая разница энергий .Е свидетельствует о специфической стабилизации молекулы б( нзола в результате сопряжения трех двойных связей в шестичленном цикле (энергия резонанса, сопряжения, делокализации). Аналогичные результаты можно получить при сравнении теплот гидрирования бензола и циклогексена (см. гл. VI. А. 4). [c.181]

Обсуждение ароматичности в настоящей главе в основном связано с энергией резонанса, несмотря на очевидные возражения против ее использования в качестве критерия ароматичности. Энергия резонанса молекулы даже не является хорошо определенной величиной. Широко распространены различные определения ее, даже в наиболее изученных случаях вроде бензола. Более того, энергия резонанса не всегда подходит для сравнительного анализа различных ситуаций, в которых ароматичность известна или подозревается. Поэтому казалось заманчивым найти в целях определения какую-либо другую количественную меру стабилизации, может быть свойства спектра поглощения, легче поддающиеся точному измерению, какую-то меру реакционной способности или длины связей промежуточной кратности. Однако для известных ароматических соединений не существует никакой другой величины, так же хорошо соответствующей химическому эксперименту, как энергия резонанса. Эта фундаментальная проблема вытекает из альтернативы между любым физическим определением ароматичности и классификацией соединения как ароматического в соответствии с его химическим поведением, т. е. в соответствии с характером, скоростью и другими характеристиками реакций, в которые оно вступает. Химическое же поведение соединения определяется [c.9]

Теплота сгорания трополона равна 826 ккал/моль, и, следовательно, энергия резонанса составляет 21 ккал/моль. К этой уже значительной величине следует еще прибавить энергию напряжения с-связей, равную, возможно, 26 ккал/моль. Дополнительная стабилизация (в расчете на электрон) примерно такая же, как и в азулене. [c.30]

Проблема измерения ароматической стабилизации на основании модели простоя несопряженной т-электронной системы состоит в том, что энергия делокализации не является уникальным свойством циклических систем. Например, на основе простого метода МО Хюккеля можно показать, что энергия делокализации бутадиена составляет 0,472/3 другие ациклические сопряженные системы также имеют некоторую энергию делокализации. Пытаясь найти меру ароматичности, необходимо оценивать дополнительный вклад в общую энергию делокализации вследствие того, что соединение имеет циклическую структуру. В связи с этим было высказано предположение [36], что при расчете энергии резонанса следует использовать энергии связей неароматических систем, а не несопряженных систем в качестве эталонных структур. Было показано, что энергия т-связи линейных полиенов прямо пропорциональна длине цепи. Каждая дополнительная простая или двойная связь С—С в полиене вносит в общую т-энергию такой же вклад, как и в случае бутадиена или гексатриена. Это, конечно, не означает, что отсутствует сопряжение, но показывает, что сопряжение также влияет на энергию связи в нециклических системах. Следовательно, можно рассчитать эталонные энергии т-связей для любой циклической или ациклической т-системы, складывая величины, соответствующие определенным типам связей. Этот аддитивный принцип применим к т-связям с гетероатомами в такой же степени, как и к связям углерод — углерод. [c.36]

Совершенно очевидно, что энергия реальной молекулы бутадиена с делокализованными связями ниже энергии идеализированной, не существующей на самом деле молекулы бутадиена, изображаемой в виде СН2=СН-СН=СН2, на величину (Е2 + Ет) Ё2 + ]) = Ера (энергия резонанса, делокализации, стабилизации) Для бутадиена =15 кДж/моль Таким образом, в молекуле бутадиена мы имеем согласно методу МОХ две четырехцентровые молекулярные орбитали, занятые каждая двумя электронами, низшая МО без узловой плоскости, вторая — с одной узловой плоскостью В общем случае в сопряженных системах делокализация будет осуществляться на все центры сопряжения и тт-МО может быть сколь угодно многоцентровой [c.95]

Степень ароматичности характеризуется энергией резонанса (стабилизации) чем она выше, тем больше ароматичность (стабильность) Квантово-химические расчеты по методу МО-ЛКАО Хюккеля (МОХ) являются очень приближенными, и их результаты зависят во многом от выбора параметров для гетероатомов По этой причине в литературе приводятся разные значения энергии резонанса (ЭР) для гетероциклов, рассчитанные и другими методами В таблице 26-1 даны ЭР, полученные из экспериментальных, а также вычисленных теплот сгорания, теплот гидрирования [c.891]

Теплоты гидрирования были определены для самых разнообразных ненасыщенных органических соединений для получения сведений об энергиях деформации и стабилизации (энергия резонанса). Однако гидрирование представляет собой лишь один из типов реакции присоединения, для которого накоплено много термохимических данных. Лейчер с сотрудниками [12, 13] измерял теплоты галогенирования этиленовых соединений, в частности теплоты хлорирования гомологического ряда перфторалкенов [c.24]

Трнарилметильные радикалы отличаются от чисто алифатических радикалов (наиример, от метила или этила) значительно большей устойчивостью. Попытка объяснить этот факт основывается на новых представлениях о мезомерии. Неспаренный электрон триарилметиль-ного радикала а может обмениваться с тт-электронами, образующими двойные связи ароматического кольца, и образовывать с одним из этих тс-электронов новую электронную пару таким путем возникают предельные хииоидные формы а, в) и освобождается энергия, необходимая для стабилизации радикала (энергия резонанса) . Различные [c.496]

Теплота гидрирования диена почти вдвое больше теплоты гидрирования циклогексена, и, следовательно, теплота гидрирования трех двойных связей в структуре Кекуле, при условии их локализации, должна была бы иметь порядок величины —28,6 X 3 = —85,8 ккал/моль. Однако в действительности, как показывает опыт, при гидрировании бензола выделяется только 49,8 ккал/моль. Поэтому можно считать, что взаимодействие л-электронов в молекуле бензола делает ее более стабильной на 36 ккал/моль по сравнению с гипотетической моделью, для которой такого взаимодействия нет (стабилизация, возникающая в результате подобного рода взаимодействия в сопря 1 енных диенах, составляет всего лишь около 6 ккал/моль). Энергию, на величину которой молекула бензола стабилизована по сравнению с молекулой гипотетического циклогексатриена, имеющего локализованные двойные связи, правильно было бы называть энергией стабилизации. Тем не менее, ее часто называют энергией делокализацни, хотя вопрос о том, в какой мере стабилизация действительно обусловлена делокализацией, далеко не ясен. Широко используется также термин энергия резонанса, однако этот термин совершенно неудовлетворителен с семантической точки зрения, поскольку слово резонанс ассоциируется обычно с быстрыми переходами, осцилляциями между различными структурами (например, в случае бензола — между структурами Кекуле), которых в действительности нет. [c.32]

Резонанс структур ведет к стабилизации оси. состояния молекулы или иопа. Мерой этой стабилизации служит энергия резонанса, к-рая тем больше, чем больше число резонансных структур и чем больше члело низкоэнергетич. эквивалентных структур участвует в резонансе. Энергию резонанса можно рассчитать как разность энергий осн. состоя- [c.503]

Энергии связ[г некоторых донорно-акцепторных комплексов могут быть столь малы, что они не превышают вандерваальсовой энергии между аналогичными молекулами. Так, комплекс между бензолом (донором) и иодом (акцептором), который интенсивно исследовали ввиду его интереса для спектроскопии, имеет АН = 6 кДж-моль- Этот комплекс не был изолирован в твердом состоянии, а исследован лишь на основе анализа свойств растворов иода в бензоле. В таком случае большая часть энергии связи может определяться вандерваальсовыми си-лами, а дополнительная стабилизация, обусловленная резонансом несвязывающего и дативного состояний, может п не быть доминирующим вкладом. Тем не менее если смешать в растворе [c.365]

Нужно помнить, что для превращения 1,3,5-циклогексатриеыа в соеди иепие без делокализации п-электропов, т. е. просто с равными длинами всех углерод-углеродных связей, также требуется энергия (рис. 15-2). Таким образом, стабилизация, обусловленная делокализацией, равна энергии резонанса плюс энергия требующаяся для деформации связей 1,3,5-циклогек- [c.564]

Говорим ли мы об энергии резонанса или об энергии делокализации, несомненно, что бензол в певозбужденном состоянии обладает гораздо меньшим запасом энергии, чем ожидалось. Этот тип стабилизации называется термодинамической устойчивостью. [c.564]

Эта тенденция возникает потому, что пря нарушений ароматического сопряжеяия ентральяого кольца де теряется резонансная стабилизация, поскольку два бензольных кольца стабилизованы почти также, как антраценовая система. Например, расчетами по методу молекулярных орбиталей Дьюра [99] определили, что энергия резонансной стабилизации двух бензольных колец составляет 1,74 эВ, тогда как для одного антраценового кольца она равна 1,60 эВ. Это указывает на то, что присоединение сопровождается даже небольшим выигрышем в энергии резонанса. [c.255]

Резонанс структур ведет к стабилизации осн. состояния молекулы, иона или радикала. Мерой этой стабилизации служит энергия резонанса, к-рая тем больше, чем больше число возможных резонансных структур и чем больше число резонирующих низкоэнергетич. эквивалентных структур. Энергию резонанса можно рассчитать при помощи метода валентных связей или метода мол. орбиталей (см. Молекулярных орбиталей методы) как разность энергий осн. состояния молекулы и ее изолир. связей илн осн. состояния молекулы и структуры, моделирующей одну из устойчивых резонансных форм. [c.228]

Изображение валентных связей обоих пиридонов согласуется с изображением связей циклического амида, у которого поляризованные канонические формы соответствуют каноническим формам ароматического пиридиний-катиона. Следовательно, ароматический характер пиридонов проще всего можно объяснить вкладом канонических форм (69), (70), (71) и т. д. в гибридную структуру. Это полностью относится и к каноническим формам 4-пиридона. До последнего времени не удавалось определить резонансную энергию стабилизации пиридонов из-за того, что обычно применяемый термохимический метод встречал большие трудности при оценке энергии неароматических систем. В настоящее время такая оценка осуществлена с помощью совершенно иного метода, основанного на количественном изучении таутомерного равновесия. Она показала неожиданно высокую резонансную стабилизацию, например энер гия резонанса а-пиридона оказалась приблизительно равной 4 энергии резонанса самого пиридина. [c.25]

Почему же гидрокситиофены существуют предпочтительно в виде тиолактоиных таутомеров, в которых отсутствует ароматическая стабилизация Возможно, что фрагменту 8—СО—С = С отвечает большее значение энергии резонанса, чем фрагменту [c.270]

Поэтому говорить о резонансе, как явлении, и об энергии резонанса, как реальном процессе понижения энергии (стабилизации молекулы), недопустимо. К сожалению, сам автор теории Полинг с целью прцдать большее значение детищу своей фантазии допускал трактовку химического резонанса и энергии резонанса как реально существующих явлений. [c.60]

Различие в энергиях основного состояния бензола и гипотетического неароматического циклогекса-1,3,5-триена соответствует степени стабилизации, определяемой специфицеским циклическим взаимодействием шести п-элек-тронов. Такое различие в энергии называется энергией ароматического резонанса. Очевидно, что количественное выражение энергии резонанса зависит от оценки энергии соответствующей неароматической структуры, поэтому (хотя и не только) различные значения энергии резонанса могут быть рассчитаны для различных гетероароматических систем. Однако следует заметить, что абсолютное значение энергии резонанса не такая уж важная характеристика, гораздо большее значение имеет ее относительное значение. С уверенностью можно утверждать, что резонансная энергия бициклических ароматических соединений, таких, как нафталин, значительно меньше, чем сумма энергий резонанса двух соответствующих моноциклических систем. Это означает, что в результате образования интермедиата (например, при реакции электрофильного замещения, разд. 2.2.2) потеря в энергии стабилизации меньше для бициклических систем, поскольку одно бензольное кольцо остается незатронутым в ходе реакции. Энергия резонанса пиридина того же порядка, что и энергия резонанса бензола, а энергия резонанса тиофена меньше по значению, чем энергия резонанса бензола. При переходе к пирролу и, наконец, к фурану наблюдается дополнительное уменьшение энергии стабилизации. Истинные значения энергии стабилизации для этих гетероциклических ароматических соединений варьируются в зависимости от сделанных предположений относительно энергии соответствующих им неароматиче-ских систем относительные энергии резонанса для бензола, пиридина, тиофена, пиррола и фурана равны 150, 117, 122, 90 и 68 кДж/моль соответственно. [c.17]

Таким образом, бензол стабильнее, чем гипотетический 1,3,5-циклогексатриен, на 36 ккал/моль. Эта разность получила название энергии резонанса, или энергии делокализации бензола. Так как эта величина получена не расчетным путем, а экспериментально, ее обьино называют эмпирической энергией резонанса, или эмпирической энергией делокализации бензола. Не следует отождествлять эмгшрическую энергию делокализации в 36 ккал/моль с полной энергией стабилизации бензола по сравнению с 1,3,5-циклогексатриеном. На самом деле делокализация я-электронов обеспечивает гораздо большую стабилизацию бензола относительно циклогексатриена. [c.358]

Бензол и его гомологи намного устойчивее термохимически и значительно менее реакционноспособны, чем можно ожидать от молекул с чередующимися простыми и двойными связями. Вообще говоря, бензол на 36 ккал1моль стабильнее, чем если бы он имел три двойные связи циклогексенового типа энергия резонанса сложных ароматических молекул увеличивается примерно пропорционально числу и-электронов, но в то же время высшие члены ряда обычно более реакционноспособны, что подчеркивает различие между химической и физической точками зрения и указывает на необязательность параллельного изменения инертности и резонансной стабилизации. Со времени развития квантовых методов большая энергия резонанса считается характерным признаком ароматичности, и этот термин следует, несомненно, применять к любому циклическому соединению, обладающему заметной энергией резонанса вследствие циклического строения. Однако более широкая задача установления общих особенностей строения, необходимых для появления ароматического характера, не решается простыми теориями энергетики к-электронов. Например, особый интерес представляет класс до сих пор неизвестных молекул типа пенталена (I) и гепталена (И) (см. раздел 1-4). Эти молекулы содержат чередующиеся простые и двойные связи и, согласно обоим методам ВС и МО, должны обладать большими энергиями резонанса и, следовательно, удовлетворять требованиям ароматичности, однако их не удается синтезировать обычными методами синтеза ароматических молекул, и этот неоспоримый, хотя и отрицательный, факт показывает, что эти молекулы ни в каком случае не являются нормальными ароматическими молекулами. Более тщательное рассмотрение объясняет этот факт и показывает, почему простые теории не могут его отразить. И действи- [c.8]

В методе МО та же последовательность изменений формы приводит к совершенно другим результатам. Если выразить их через структуры, чтобы облегчить сравнение с методом ВС, то оказывается, что взаимодействия структур не происходит до тех пор, пока диагональная ось не станет элементом симметрии в квадрате, и даже тогда взаимодействие не приводит к стабилизации. В методе МО энергия второй структуры Кекуле (с двойными связями между удаленными атомами) остается все время выше и становится равной энергии более устойчивой структуры только в квадрате. Только после того как квадрат начинает деформироваться в ромб, в методе МО появляется какая-то энергия резонанса, и, кроме того, она появляется и растет в состоянии Ag, а не Bg. Таким образом, в квадрате н ромбе различия между методами проявляются даже в симметрии в прямоугольнике классификация по симметрии недостаточно тонка, чтобы выявить несомненно существующее несоответствие. Следует принять, что то же наблюдается и в системе циклооктатетраен—пентален, для которой некоторые значения приведены в табл. 9, включающей для сравнения нормальную (4п + 2) систему циклодекапентаена с ее пересеченными производными — нафталином и азуленом. [c.40]

Циклические системы, в которых наблюдается дополнительная энергия т-связи по сравнению с рассчитанными эталонными величинами, называют ароматическими . Дополнительная энергия стабилизации была названа резонансной энергией Дьюара [35], но принцип расчета энергий резонанса был принят позднее [37]. Альтернативное определение энергий резонанса см. [38]. Циклические системы, энергии резонанса которых близки к нулю [не более 2,5 ккакл/ моль (10 кДж/моль)], относят к неароматическим . Несколько циклических систем, для которых рассчитанная энергия резонанса имеет отрицательную величину (они обладают меньшей энергией связи, чем эталонная структура), называют антиаромати-ческими . Эта классификация будет обсуждена в разд. 2.3. [c.36]