Бензол электронные облака

Рис. 36. Расположение р-электронных облаков в молекуле бензола

Образование выровненной системы связей обусловливает ароматический характер этих соединений. Он проявляется в высокой устойчивости к окислению, склонности к реакциям замещения при малой активности в реакциях присоединения. При этом наличие в структуре ароматических соединений легко поляризуемого 6 р -электронного облака делает их весьма активными в реакциях с катионоидными (электрофильными) реагентами. Так, при взаимодействии бензола с хлором в присутствии катализатора легко происходит замещение атома водорода в бензоле хлором [c.146]

Рис. 29. Схема перекрывания я-электронных облаков в бензоле

Это, конечно, до известной степени формальный прием, но он позволяет составить представление о фактическом распределении электронной плотности я-электронов молекулы. Так, оказывается, что в бензоле, этилене, бутадиене значения Q одинаковы для заполненных молекулярных орбиталей и равны единице, но в гетероциклических соединениях для различных атомов заряды л-электронного облака неодинаковы. Знание электронных зарядов имеет большое значение для вычисления момента диполя молекулы, так как он складывается из момента, вызванного поляризацией а-связей, и момента, соответствующего распределению я-электронов. [c.122]

Более глубокий анализ реакций электрофильного замещения и влияния на их течение электронодонорных и электроноакцепторных заместителей дает квантово-химическая теория. По этой теории отличительные свойства бензола обусловлены (стр. 101 —102) наличием единого для молекулы бензола электронного облака 6 п-электронов, обобщенных всей молекулой. Б незамещенном бензоле плотность электронов при каждом из атомов углерода одинакова. Поэтому атом водорода при любом из них может заместиться электрофильной группой. [c.116]

Рис. 5. й —схема расположения р-электронов в молекуле бензола. Электронные облака, оси которых перпендикулярны к плоскости кольца, перекрываются б — упрощенное изображение молекулы бензола. Система я-связей обозначена кружком внутри шестиугольника. [c.27]

Облако четвертого валентного электрона каждого из атомов углерода (т. е. облако р-электрона, не участвующего в гибридизации) имеет форму объемной восьмерки ( гантели ) и ориентировано перпендикулярно плоскости бензольного кольца. Каждое из таких р-электронных облаков перекрывается над и под плоскостью кольца с р-электронными облаками двух соседних атомов углерода. Это Рис. 29.12. Схема образования показано на рис. 29.13, а и, в проекции, ст-связей в молекуле бензола. на рис. 29.13, б. [c.568]

Делокализацией электронов объясняются также свойства производных бензола. При замене одного из атомов водорода в молекуле. СбН в на какую-либо группу последняя оказывает сильное влияние на вероятность попадания следующего заместителя в одно из возможных положений — орто-, мета- или пара-. Велико и взаимное воздействие нескольких функциональных групп в ароматических соединениях. Все это объясняется распространением возмущения электронного облака около одного из атомов углерода на все бензольное кольцо. Благодаря делокализации валентных электронов являются сравнительно устойчивыми свободные радикалы, подобные трифенилметилу (см. стр. 102). [c.174]

Бензольные ядра ароматических углеводородов характеризуются наличием системы сопряженных двойных и простых связей, что, как уже указывалось, приводит к образованию обобщенного р -электронного облака. Так, в бензоле шесть атомных р-орбиталей образуют единую р -электронную систему [c.145]

Дело в том, что заместители первого рода являются электронодонорными (донор — отдающий). Это значит, что в таких группах электронное облако атома, связанного с бензольным кольцом, смещено в направлении бензольного кольца. Так, например, в молекуле простейшего ароматического амина — анилина, в котором атом азота имеет свободную электронную пару, электронное облако связи азот — ядро смещено в сторону бензольного ядра. Это смещение вызывает повышение электронной плотности углеродного кольца бензола в целом, причем наибольшая электронная плотность в бензольном кольце создается у атомов углерода в орто- и пара-положениях по отношению к заместителю. [c.252]

Таким образом, ароматическими называются соединения, в молекулах которых имеется плоская циклическая структура, содержащая замкнутое делокализованное п-электронное облако. Шесть я-электронов в бензоле называют ароматическим секстетом. [c.311]

С-связей в бензоле есть нечто среднее между простой (0,154 нм) и этиленовой двойной (0,134 нм) связями. Атомы углерода образуют правильный плоский шестиугольник, в котором электронная плотность равномерно распределена между всеми ато.мами углерода. В бензоле нет обычных Двойных связей, а существует единое, делокализованное я-электронное облако. [c.348]

Полнота перекрывания электронных облаков зависит от их формы и направления. При других равных условиях более прочная связь образуется при перекрывании р-обла-ков и гибридных электронных облаков, ибо они более вытянуты в сторону перекрывания, чем s-облака. Но эффект перекрывания в основном зависит от направления. Наивысший эффект перекрывания и, следовательно, наиболее прочная химическая связь образуются в тех случаях, когда перекрывание электронных облаков происходит по линии, соединяющей оба ядра атомов. В этих случаях образуется о-связь. Если же из-за соответствующей направленности электронных облаков их перекрывание происходит вне линии, соединяющей ядра обоих атомов, тогда образуется я-связь, например в молекулах этилена и ацетилена. На примере бензола мы убедились также, что при замыкании [c.51]

Электронное строение бензола. Каждый атом углерода в молекуле бензола находится в состоянии гибридизации (см. 3.2). Он связан с двумя соседними атомами углерода и атомом водорода тремя а-связями. В результате образуется плоский шестиугольник все шесть атомов углерода и все а-связи С—С и С—Н лежат в одной плоскости (ряс. 16.1). Электронное облако четвертого электрона (р-электрона), не участвующего в гибридизации, имеет форму гантели п ориентиро- [c.297]

Монозамещенные бензолы. При замещении одного атома водорода в бензоле на какую-либо группу У симметрия л-электронного облака нарушается, и электрофильная частица Х+ атакует в таких молекулах предпочтительно места с наибольшей электронной плотностью. [c.324]

В основном состоянии бензола его 6 л-электронов занимают наиболее выгодные низшие электронные уровни, т. е. три связывающие орбитали. Следовательно, энергия л-электронов составляет 2(—2р)-[-4(—Р) = —8 3. Аналогичным образом можно показать, что в случае трех изолированных двойных связей энергия л-электронов составляет только —бр энергия сопряжения, связанная с образованием общего л-электронного облака, составляет —2р. [c.20]

Молекула нафталина — плоская и все ее 10 я-электронов в соответствии с правилом Хюккеля располагаются на связывающих молекулярных орбиталях, занимая их полностью. Экспериментально найденная энергия сопряжения нафталина составляет около 255 кДж на моль, и если ее пересчитать на один я-электрон, то окажется, что она примерно такая же, как и для бензола — 25—26 кДж. Тем не менее нафталин значительно менее устойчив и более реакционноспособен, чем бензол. Объясняется это тем, что лимитирующим этапом большей части реакций ароматических соединений является образование промежуточного продукта присоединения реагента — а-комплекса (см. гл. 2). В случае бензола образование этой частицы идет с разрушением ароматического секстета электронов и потерей значительной части энергии сопряжения. При образовании а-комплекса из нафталина потеря этой энергии заметно меньше, так как в смежном кольце образуется ароматическая бензольная структура — замкнутое десяти-я-электронное облако перестраивается в шести-я-электронное. [c.27]

Из шестичленных гетероциклов наибольшее зиач ение имеет пиридин бесцветная жидкость с т. кип. 115°С, обладающая сильным и неприятным запахом. Пиридин, как и бензол, имеет общее л-электронное облако из шести элект-ронов. Однако его ароматические свойства выражены слабее, чем у бензола, что объяс-няется менее равномерным распределением N [c.656]

Поэтому атом серы обеднен электронами и в свою очередь стремится оттянуть их из бензольного кольца. В результате в ядре бензола происходит смещение электронных облаков в сторону сульфогруппы, что вызывает в целом понижение электронной плотности углеродного кольца бензола. [c.253]

В этих двух соединениях гидроксильные группы имеют различные свойства. Гидроксильная группа, связанная с углеродом, входящим в кольцо бензола, изменяет распределение электронных облаков у атомов углерода, входящих в состав бензольного кольца, и активизирует атомы углерода, находящиеся по отношению к ней в орто- и л ара-положении, так же как и атомы галогенов [c.472]

Таким образом, атомы углерода в бензоле соединены между собой одной сг- и одной я-связью, которая отличается от я-связи в молекуле этилена. В молекуле бензола перекрывающиеся облака р-электронов образуют замкнутое кольцо, по которому электроны могут перемещаться от одного атома к другому, а следовательно, пе- [c.122]

В случае, например, молекулы этилена или бензола оси электронных облаков, образующих л-связи, расположены перпендикулярно плоскости двойной связи в этилене или плоскому кольцу атомов углерода в бензоле. При адсорбции этилена и бензола их молекулы располагаются на поверхности плоско. Если поверхность адсорбента обладает гидроксильными группами (поверхность силикагеля, алюмосилнкагеля или гидроокиси магния) или выдвинутыми катионами (поверхность каналов цеолита), то на близких расстояниях возникает специфическое взаимодействие между этими гидроксильными группами или катионами и тс-электронами этилена или бензола, которое в известной степени Аналогично водородной связи [c.499]

Каждый ИЗ атомов углерода в кольце бензола находится в состоянии / -гибридизации и затрачивает по три валентных электрона на образование ст-связей с двумя соседними атомами углерода и с одним атомом водорода. При этом все шесть атомон углерода и все о-связи С—С и С—Н лежат н одной плоскости (рис. 131). Облако четвертого валентного электрона каждого из атомов углерода (т. е, облако / -электрона, не участвующего Б гибридизации) имеет форму объемной восьмерки ( гантели ) и ориентировано перпендикулярно плоскости бензольного кольца. Каждое из таких р-электронных облаков перекрывается над и под плоскостью кольца с р-электронными облаками двух соседних атомов углерода. Зто показано на рис. 132, а и, в проекции, на [c.477]

При этом следует помнить, что л-злектроны делокапизова-ны и реально имеет место некая форма, промежуточная между структурами и б. Поэтому правильнее рисовать бензол как шестиугольник с окружностью в центре, которая символизирует общее я-электронное облако в. [c.200]

В бензоле на долю л-электронного облака приходится = ас.н.-6ас н-6ас с= 10-30(9,89-6-0,68-6-0,25)=4,31 10а, т. е. значительно больше, чем пришлось бы на долю трех изолированных л-связей. [c.93]

Еще в XIX столетии было признано, что ароматические соединения [34] сильно отличаются от ненасыщенных алифатических соединений [35], но в течение многих лет химикам не удавалось прийти к взаимно приемлемому удовлетворительному определению ароматического характера [36]. В качественном отношении серьезных разногласий никогда не существовало, и определение сводилось к следующей форме ароматические соединения характеризуются особой устойчивостью и легче вступают в реакции замещения, а не в реакции присоединения. Трудность состояла в том, что такое определение было не слишком ясным и не подходило для пограничных случаев [37]. В 1925 г. Армит и Робинсон [38] установили, что ароматические свойства бензольного ядра связаны с наличием замкнутого кольца электронов, ароматического секстета (ароматические соединения, таким образом, являются своеобразными примерами делокализованной связи), но в то время еще нельзя было определить, обладают ли другие циклы, отличные от бензола, таким электронным кольцом. С развитием магнитных методов исследования, главным образом ядерного магнитного резонанса, появилась возможность экспериментально определять наличие или отсутствие в молекуле замкнутого электронного кольца, и теперь ароматичность можно охарактеризовать как способность удерживать индуцированный кольцевой ток. Соединения, обладающие такой способностью, называют д агро/г-ными. Сегодня это определение является общепринятым, хотя оно не лишено недостатков [39]. Существует несколько методов, позволяющих установить, способно ли соединение удерживать кольцевой ток, но наиболее важный из этих методов основан на химических сдвигах в спектрах ЯМР [40]. Чтобы это понять, необходимо вспомнить следующее как правило, величина химического сдвига протона в ЯМР-спектре зависит от электронной плотности его связи, и чем выше плотность электронного облака, окружающего или частично окружающего протон, тем в более сильное поле смещается его химический сдвиг (т. е. тем меньше величина б). Однако из этого правила имеется несколько исключений, и одно из них касается протонов, расположенных вблизи ароматического цикла. При наложении внешнего магнитного поля (как в спектрометре ЯМР) в ароматических молекулах возникают кольцевые токи л-электронов, которые (при расположении плоскости ароматического [c.63]

Общее электронное облако молекулы бензола можно представить состоящим из трех орбиталей одна из них напоминает по форме двойную баранку (две параллельные части облака, между которыми находится система сигма-связей, т. е. собственно бензольное кольцо) две другие части получатся, если разрезать двойную баранку перпендикулярно ее плоскости, так чтобы получились две новые плоскости симметрии. Наглядное представление о форме сигма- и пи-орбиталей дают рис. 11.14 и П.15 (по Кэрт-мелу и Фаулзу). [c.120]

Бензол отличается от рассмотренных ранее углеводородов признаками, совокупность которых опре еляет так называемые ароматические свойства. Длина С—С-связей в бензоле есть нечто среднее между простой (0,154 нм) и этиленовой двойной (0,134 нм) связями. Атомы углерода образуют правильный плоский шестиугольник, в котором электронная плотность равномерно распределена между всеми атомами углерода. В бензоле нет обычных двойных связей, а с)оцествует единое, делокализованное я-электронное облако. [c.311]

Бензол имеет циклическое строение. Все атсшь углерода в молекуле бензола имеют гибридизацию т, с. одна -орбиталь и две р-орбитали внешнего электронного уровня гибридизуются, давая три гибридные вр -с итали, располагающиеся в одной плоскости под углом 120° и образующие ст-связи с соседними атомами углерода и с водородом. Таким образом, молекула бензола является плоской. Негибридизованные р-орбитали располагаются перпендикулярно этой плоскости и попарно перекрываются, образуя единое кольцевое шести электронное облако, обладающее высокой устойчивостью и называемое ароматической электронной системой. Все связи между атомами углерода в молекуле бензола одинаковы. Структурную формулу бензола принято изображать следующим образом [c.146]

Строение бензола. Ароматичность. В молекуле бензола все шесть атомов углерода, находящиеся в /> -гибридизованном состоянии, связаны друг с другом и образуют правильный шестиугольник. Длина С — С-связи везде одинакова и равна 0,140 нм. Внутренние углы св5ези равны 120 Каждый атом углерода связан с двумя углеродными и одним водородным атомом при помощи одного 5- и двух /1-электронов. Оставишеся -орбитали углеродных атомов, равномерно перекрываясь, образуют единое п-электронное облако. Это происходит потому, что / -орбиталь каждого углеродного атома равномерно перекрывается такими же орбиталями двух соседних углеродных атомов, что можно представить следующим образом [c.347]

В отличие от алкеноп у бензола электроны л-связей не заключены в областях между каждой парой атомов углерода, а равномерно распределены по всем шести атомам, т. е. делокализованы. Единое л-электронное облако расположено над и под плоскостью шестичленного цикла (рис. 36). Таким образом, строение бензола может быть представлено в виде структур [c.347]

Современное квантовохимическое объяснение структуры бензола заключается в том, что гибридные зр -орбитали соседних атомов углерода перекрываются с образованием шести ст-связей в кольце, а оставшиеся гибридные орбитали (по одной на каждый атом) взаимодействуют с 15-орбиталями атомов водорода. Кроме того, все шесть негибридизованных 2р-орбиталей, на каждой из которых находится один электрон, перекрываются друг с другом при этом возникает система делокализованных я-электронов, образующих электронное облако над и под плоскостью кольца. Всего имеются шесть молекулярных я-орбиталей, на которых нужно разместить шесть я-электронов. Обычно два электрона заполняют самую низкую энергетически орбиталь, расположенную симметрично вдоль всего кольца. Оставшиеся четыре электрона размещаются на двух равноцен [c.65]

Четвертое электронное облако каждого из атомов углерода ориентируется перпендикулярно к плоскости бензоль- Ю1 о колы а.. Два таких соседних электронных облакй. могут перекрываться, образуя связь между двумя атомами угле-рода. Прм этом каждое из Р — облаков может сочетаться с равной вероятностью как с Р—облаком, находящимся как слева, так и справа. Возникает попеременно связь то с одним, то о другим атомом водорода. В среднем я-связь в молекуле бензола одинаково связывает все углеродные атомы. Это приводит к образованию тремя электронными парами единой спязи. [c.39]

Таким образом, атомы углерода в бензоле соединены между собой одной о- и одной тг-связью, которая отличается от и-связи в молекуле этилена. В молекуле бензола перекрывающиеся облака р-электронов образуют замкнутое кольцо, по которому электроны могут перемещаться от одного атома к другому, а следовательно, перестают принадлежать своим атомам, т. е. становятся делокализованными. А сама -к-связь в молекуле бекзола называется нелокализованной. Поэтому изображение структуры бензола с помощью валентных штрихов ус- [c.98]

Большая магнитная анизотропия характерна для галогенов, тройной и двойной связи, карбонильной группы, ароматических колец. Важнейшим источником магнитной анизотропии являются кольцевые токи л-электронов, во щикающие под влиянием внешнего магнитного поля. При этом считают, что л-электронное облако бензола построено в виде двух колец, расположенных по обе стороны плоскости молекулы симметрич- [c.71]

До снх пор рассматривались я-связи, возникшие между определенными атомами и поэтому являющиеся локализованными (пара электронов, обеспечивающих я-связь, принадлежит двум определенным атомам). Р1ным оказалось распределение электронной плотности в молекулах бензола и его производных. Спектральный анализ позволил выяснить, что молекула бензола имеет ось симметрии шестого порядка (об элементах симметрии см. гл. IV). Она представляет собой плоский правильный шестиугольник, в вершинах которого находятся атомы углерода. Каждый атом С имеет трех соседей в этом случае происходит sp -гибридизация трех его электронных облаков. Три гибридных облака образуют а-связи под углом 120° с двумя соседними атомами углерода и с атомом водорода,, У каждого атома С остается по одному негнбридизироваиному р-электрону, об- [c.121]

При рассмотрении электронного строения непредельных соединений (см. стр. 243) было указано, что двойная связь слагается из а- и тс-связей. Электронные облака тс-связей значительно более подвижны, чем облака а-связей. Соединения с двумя и более сопряженными двойными связями (конъюгены) имеют эти характерные облака - г-связей у четырех (и более) стоящих подряд атомов углерода и обладают рядом особых физических и химических свойств (см. стр. 247). Бензол по своему строению является резко выраженным конъюгеном. В дивиниле наибольшая реакционная способность свойственна крайним углеродным атомам то же можно сказать и о гексатриене-1,3,5 [c.428]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология