Теория ароматическая углерода

На основе теории типов Жерара зародилось представление о строго определенной, дискретной, квантованной характеристике атома — его валентности. Обнаружение дискретности химического сродства, распадающегося на единицы валентности, ознаменовало смелое проникновение химии в микромир. Учение о валентности стало тем фундаментом, на котором было воздвигнуто здание структурной химии с его формальным языком. Основным постулатом химического формализма в органической химии явилось представление о постоянной четырехвалентности углерода. При помощи его удалось найти удовлетворительные валентные схемы для непредельных и ароматических соединений, используя понятие кратной связи. [c.29]

Классическая теория химического строения в определении химической связи поступает весьма осторожно. Исходя из своего основного принципа, она определяет химическую связь как такое взаимоотношение атомов, которое обеспечивает устойчивый порядок их взаимодействия в молекуле. Теория не ограничивает себя признанием какого-либо определенного механизма связи, постоянной валентности атомов, графической схемы. Поэтому, когда в результате открытия ароматических соединений, свободных радикалов стал колебаться догмат четырехвалентности углерода, принципы теории строения Бутлерова никак не могли быть поколеблены. Напротив, и духу теории строения и подлинной химической реальности больше отвечает современное начертание [c.29]

Творцом современной теории химического строения в. органической химии, а следовательно, и нового представления о гомологии является гениальный русский ученый А. М. Бутлеров. Марковников в своих Воспоминаниях о Бутлерове писал Появление теории ароматических соединений Кекуле несколько ранее немецкого перевода книги Бутлерова дает повод некоторым думать, что родоначальником теории строения был Кекуле. Но проследив внимательно ход развития этой теории, нельзя признать такой взгляд строго правильным. Кекуле, а в особенности Купер, действительно дали первое объяснение атомности углерода и накопления его в сложных частицах, но от этого еще далеко до теории, обнимающей не только углеродистые вещества, но все вообще химические соединения, и мы действительно уже видели, что сам Кекуле придавал первоначально свои м соображениям лишь второстепенное значение. Заслуга Бутлерова в том-то и состоит, что он понял истинное значение этой гипотезы и развил ее в целую стройную систему . [c.23]

Шесть атомов углерода в молекуле бензола находятся в состоянии гибридизации и связаны между собой а-связями, образуя правильный плоский шестиугольник. У каждого атома углерода в той же плоскости находится атом водорода, связанный с углеродом также <т-связью (см. Теория ароматического состояния ). Согласно методу молекулярных орбит, каждый из шести атомов углерода обладает одним 7г-электроном эти тс-электропы занимают каждый по одной р-орбите (рис. 19а). Как было указано в случае этилена, две соседние и параллельные р-орбиты перекрываются, образуя общие молекулярные 7г-орбиты. Одной из возможностей является попарное сочетание р-орбит с образованием орбит такого же типа, как в этилене. Но так как каждая орбита р может сочетаться с равной вероятностью как с орбитой, находящейся справа, так п с орбитой, находящейся слева, в действительности образуются молекулярные орбиты, распространяющиеся на все атомы углерода бензольного кольца. Таким образом, образуются две области большой электронной плотности, расположенные по обе стороны плоскости сг-связей, с узловой плоскостью, находящейся в плоскости этих связей. Такое положение приблизительно отображено на рис. 196. [c.77]

Неверное предположение заключается в том, что молекула бензола описывается структурой Кекуле. В гл. 13 было установлено, что структура Кекуле не позволяет объяснить равную длину всех шести связей между атомами углерода в бензольном цикле и что удовлетворительное описание химической связи в этой молекуле должно основываться на теории делокализованных молекулярных орбиталей. В гл. 21 мы познакомимся с большим классом ароматических соединений, в которых имеются делокализованные электроны. Во всех случаях делокализация обусловливает повышение устойчивости молекулы, так как энергия делокализованных электронов понижается. Метод энергий связей позволяет оценивать величину этой стабилизации на основе измерений теплот образования ароматических соединений. [c.34]

Значение р, найденное из наклона кривой на рис. 9.8, состав ляет —248 кДж моль 1 Корреляция между теорией и экспериментом очень хорошая, однако не следует придавать слишком большое значение численной величине р, особенно потому, что прямая не проходит через начало координат, как это должно было бы быть в рассматриваемой упрощенной форме теории Хюккеля. Аналогичную зависимость можно получить для ультрафиолетового спектра ароматических углеводородов, а также и для спектра ненасыщенных альдегидов, что несколько неожиданно. В последнем случае кислород более электроотрицателен, чем углерод, и нет оснований считать, что приближения, лежащие в основе метода Хюккеля,, выполняются. В обоих случаях полученные ЛИНИН достаточно близки к прямым, но имеют различные [c.203]

Одним из важных результатов квантовой теории химической связи является объяснение пространственного строения органических молекул. Известно, что расположение валентности углерода в различных рядах соединений различно. Так, в насыщенных углеводородах (и их производных) валентности углерода направлены к вершинам тетраэдра. В этиленовом ряду и в ароматических соединениях наблюдается не тетраэдрическое, а тригональное направление валентности. Три одинарные связи углерода расположены в одной плоскости под углом 120° друг к другу, поэтому молекулы бензола, нафталина и других ароматических соединений являются плоскими. Молекула ацетилена линейна. [c.479]

Парциальная валентность атомов углерода (1, 4) обусловливает их способность присоединять атомы брома. Применив свою теорию к ароматическим соединениям, И. Тиле вывел следующую формулу бензола [c.207]

Дальнейшее развитие этих представлений привело к необходимости учета соответствия между строением реагирующих молекул и катализатора. А. А. Баландиным была выдвинута теория, по которой молекулы адсорбируются одновременно на двух или нескольких активных центрах. Если между расположением этих центров на определенном небольшом участке поверхности катализатора (мультиплете) и строением реагирующей молекулы существует геометрическое соответствие, то должен наблюдаться каталитический эффект. Например, дегидратация ароматических соединений, содержащих шестичленные кольца, происходит на металлических катализаторах, имеющих гексагональную решетку. При этом важно, что расстояния между атомами углерода в шестичленном кольце близки [c.530]

Потенциалы ионизации я-электронов меньше аналогичных величин для а-электронов и в больших молекулах ароматических углеводородов могут не превышать 6 эВ. Именно низкая энергия возбуждения со связывающей л-орбитали на разрыхляющую молекулярную л -орбиталь ответственна за поглощение этими соединениями в видимой и близкой ультрафиолетовой областях спектра. Более того, сравнительно слабая связь я-электронов ненасыщенных углеводородов является причиной их большей реакционной способности по сравнению с насыщенными углеводородами. Многие интересные физические и химические свойства ненасыщенных углеводородов обусловлены наличием я-электронов, и теория я-электронов Хюккеля основана на предположении, что при объяснении различий между такими молекулами (например, этиленом и бензолом) можно большей частью игнорировать а-орбитали. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать только молекулярные орбитали, получающиеся из атомных 2/ лг-орбиталей каждого ненасыщенного атома углерода. [c.192]

Пачечно-бахромчатая (мицеллярно-бахромчатая или кристаллитная) модель строения углерода была постулирована в начале 50-х годов независимо друг от друга Франклин и Касаточкиным. Она получила значительное развитие во многих работах. В рамках данной теории интерпретировались практически все результаты исследований была предложена методика экспериментального определения доли ароматического углерода , было разработано множество моделей беспорядка или частичной аморфности полимерного углерода . Считали, что аморфность обусловлена, главным образом, беспорядочными трансляциями, поворотами и изгибами слоев , нетождествеиностью валентных связей отдельных атомов (хиноидная структура Полинга ) или состояний разных поверхностей одной и той же или разных двумерных ароматических молекул , а также двухфазностью системы. Предполагалось", что аморфный углерод характеризуется всевозможными степенями гибридизации внешних электронов. Хотя и акцентировалось внимание на более или менее регулярной упаковке ароматических слоев в пачке (кристаллите), но тем не менее наряду с атомными слоями допускалось существование и цепочечных фрагментов, упакованных нерегулярным образом. Казалось, что не существует другой возможности для интерпретации многочисленных фактов, особенно данных рентгеновской дифракции. [c.20]

Выходы вторичных аминов в случае т-нитропроизводных достигают 90—95%, в случае р-нитропроизводных — 80—90% от теории. Аналогичные результаты получаются и при применении тиомочевины. Ароматические нитрозосоединения, у которых группа N0 присоединена к углероду, например р-нитрозодиметиланилин, при этом не изменяются. Доп. ред.] [c.148]

Описание явления делокализации на основании взаимодействия между 2р2-электронами р -гибридизированных атомов углерода является давно достигнутым успехом квантовой теории валентности, и его применение к бензоидным ароматическим системам подробно рассмотрено в некоторых основных работах [12, 51]. Здесь мы его повторим только вкратце. Две основные простые теории могут быть проиллюстрированы на примере обсуждения локализованной простой о-связи в молекуле водорода и распространения этих теорий на и-электроны систем со многими центрами при нескольких различных классических расположениях связей. [c.13]

Еще со времени открытия Фарадеем в 1825 г. бензола [27] пытались разрешить эту проблему исключительно термическим крекингом. Исследователи при этом исходили из предположения, что ароматические вещества образуются из ацетилена или этилена. Однако в последние годы доказано, исходя из классической пространственной модели Вант-Гоффа—ле Беля, что парафиновые или ненасыщенные углеводороды с шестью или более атомами углерода в цепочке способны легко образовать циклы из шести атомов углерода, причем это согласуется с теорией напряжения Байера. Для образования гексаметиленового пикла, который последующей дегидрогенизацией может быть превращен в ароматический цикл, нужно у молекулы гексана отщепить два атома водорода от двух атомов углерода, находящихся на концах цепи. [c.715]

Вначале положения структурной теории были применены к установлению строения самых простых соединений органической химии, которые Кекуле в своем учебнике наименовал жирными но существовал многочисленный класс соединений более богатых углеродом, чем аналогичные алифатические соединения, который не был еще рассмотрен с точки зрения структурной теории,— класс ароматических соединений самые простые из них содержат шесть атомов углерода, сохраняющихся во многих реакциях замещения. Родоначальником этих соединений был бензол, получаемый из каменноугольной смолы за ним следуют фени-ловый спирт (фенол), пикриновая кислота, оксифеновая кислота (гидрохинон), анилин, хинон и др. Эти вещества были рассмотрены Кекуле при создании теории ароматических соединений [c.286]

Теория ароматических соединений была предметом исследования одного из учеников Кекуле, фон Байера, в период, когда стереохимия достигла блестяш,их результатов и разъяснила явления физической изомерии. Требовался новый пересмотр теории Кекуле, особенно для проверки предположения о трех двойных связях в шестиугольном ядре. Исследования в этом направлении, которые Байер опубликовал в 1885 г., продолжались свыше десятилетия. В первой статье Байер основываясь на тетраэдрическом представлении об атоме углерода, высказал теорию отклонения сил валентности которая позволяла объяснить образование циклических углеродных цепей. Если несколько атомов углерод находятся в одной плоскости, отклонение сил валентности не может произойти без преодоления некоторого сопротивления таким образом, молекула оказывается в состоянии напряжения. Руководствуясь этой теорией напряжения, Байер в результате расчетов установил, что в три-, тетра-и пентаметиленовом циклах каждая валентность отклонена к центру соответственно на 24°44 9°44 и 0°44, а в гекса- и гептаметиленовых циклах каждая валентность отклонена вовне на 5°16 и 9°33 соответственно. В этой статье Байер сформулировал следуюш ие положения, которые в то [c.291]

Как бы там ни было, основной упрек Хюккелей Мы полагаем, что Лэпворс и Робинсон пытаются применить теорию Хюккеля к случаям, которые никаким простым путем не связаны со случаями, для которых эта теория была развита , — английским химикам убедительно парировать не удалось, хотя последнее слово осталось за ними. Ихютвет [10] также подтверждает то положение, что центр тяжести проблемы находился в толковании механизмов реакций Наша идея, что присоединение заместителя к ароматическому углероду предшествует элиминированию протона, а не одновременно с этим процессом, понятно, не доказана, но она служит в качестве полезной рабочей гипотезы, которая по.могла коррелировать известные данные и предвидеть другие. Наше основное положение состоит в том, что замещающие реагенты электронно-ищущего типа, как галогены, серная кислота и серный ангидрид, азотная (и азотистая) кислота, реагируют с наибольшей легкостью с теми атомами углерода ароматического кольца, у которых имеется избыток электронов, в тоже время такие реагенты, как щелочи, амины, цианиды металлов и сульфиты, которые обычно действуют в виде анионов или используют свои собственные электроны для образования новых ковалентностей, реагируют только с теми ароматическими атомами углерода, у которых имеется явная электронная недостаточность . Это — очень четкая формулировка одного из основных положений теории электронных смещений, которая в этом пункте, как мы знаем теперь, была гораздо ближе к истине, чем гипотеза Хюккеля. [c.314]

Успехи органического катализа на современном этапе неотделимы от общего уровня развития органической химии. В частности, конформационные представления с успехом используются при изучении тонких деталей механизма гетерогенно-каталитических реакций, например некоторых стереохимических превращений углеводородов. В связи с этим в книге даются необходимые сведения о конформационной теории, приведен ряд примеров ее использования для трактовки механизма некоторых каталитических реакций углеводородов. В книге рассмотрены и обсуждены наиболее распространенные механизмы гидрирования циклоалкенов и ароматических углеводородов, а также каталитические реакции конфигурационной изомеризации стереоизомерных ди-и полиалкилциклоалканов и гидрогенолиза циклоалка-нов, содержащих от трех до пятнадцати атомов углерода в цикле. [c.7]

Реакция дегидроциклизацпи не ограничивается парафиновыми углеводородами, имеющими неразветвленную цепь по меньшой море из 6 атомов углерода. Так, образование ароматических углеводородов главным образом, на/)а-ксилола наблюдалось нри превращении 2,2,4-тримотил-пентана [25, 39]. Изучение продуктов циклизации различных чистых парафинов привело к созданию изложенной ниже теории механизма циклизации. [c.169]

Дальнейшее развитие этих представлений привело к необходимости учета соответствия между строением реагирующих молекул и катализатора. А. А. Баландиным была выдвинута теория, по которой молекулы адсорбируются одновременно на двух или нескольких активных центрах. Если между расположением этих центров на определенном небольшом участке поверхности катализатора (мультиплете) и строением реагирующей молекулы существует геометрическое соответствие, то должен наблюдаться каталитический эффект. Например, дегидрогенизация ароматических соединений, содержащих шестичлениые кольца, происходит на металлических катализаторах, имеющих гексагональную решетку. При этом важно, что расстояния между атомами углерода в шестичленном кольце близки к межатомным расстояниям в решетке металла. Необходимость такого геометрического соответствия является одной из причин, обусловливающих специфичность действия катализаторов. [c.412]

Используя, по-видимому, представления И. Лошмидта о строении бензола и гипотезу Эрленмейера о существовании кратных связей, А. Кекуле в 1865 г. разработал теорию строения ароматических соединений. В статье О конституции ароматических веществ он писал Все ароматические вещества имеют какую-то общую группу, нечто вроде ядра, образованного шестью атомами углерода. Внутри этого ядра углерод находится, если позволено употребить ото выражение, в более конденсированном виде, чем в жирных веществах. К этому ядру затем присоединяются другие атомы углерода тем же способом или в таком же виде, как и в нсириых ветцестпах [c.208]

Нитрование галоидированных ароматических соединений в отсутствие серной кислоты, А1С1з и других катализаторов протекает недостаточно удовлетворительно. Фторбензол не реагирует с N20 в растворе четыреххлористого углерода даже после длительного (72 часа) взаимодействия. Иодбензол в этих же условиях дает смееь о- и п-иоднитробензола е выходом 45% от теории. Хлорбензол и бромбензол образуют соответствующие хлорнитро- и бромнитропроизводные, но с меньшим выходом. [c.349]

Во и Фессенден [26] произвели более точный расчет, исключив точечное дипольное приближение и приняв во внимание, что я-ток не ограничивается плоскостью ароматического кольца, а имеет максимальную плотность в двух областях, расположенных по обеим сторонам плоскости. Соответствие с - химическим сдвигом, наблюдаемым при переходе от циклогексадиеновых протонов к бензольным, получается, если обе петли тока находятся на расстоянии около 0,9 А друг от друга, что примерно совпадает с вычисленным расстоянием между двумя центрами максимальной электронной плотности на 2рх-орбите углерода. Весьма существенное допущение теории Попла получило подтверждение при исследовании [26] 1,4-полиметиленбензолов (например, соединения 1). В отношении этих соединений установлено, что метиленовые группы, расположенные над центром ароматического кольца, оказались значительно сильнее экранированы, чем обычные метиленовые группы в насыщенных циклических полиметиленах. Хотя индуцированный момент усили- [c.274]

Модель Баркера нашла широкое применение особенно в работах 60—70-х гг. В последнее десятилетие интерес сместился к групповым модификациям этой модели (см. разд. УП1.3). Избыточные термодинамические функции по теории Баркера рассчитывали как для сильно ассоциированных растворов, так и для систем без ассоциации. Многочисленны работы, в которых с помощью этой теории исследованы термодинамические свойства растворов спиртов в различных растворителях в четыреххлористом углероде [255, 256, 258], алканах и циклоалканах [175, с. 43 259—264], ароматических углеводородах [255, 259, 263, 265], перфторбензоле [266]. Изучены системы с другими полярными компонентами, такими как амины [259, 261, 262], эфиры [257, 259, 261, 267—270], кетоны [259, 261, 262, 267, 271]. Примеры приложения модели к системам с неполярными и слабо полярными компонентами — это расчеты для смесей углеводородов одной или разных гомологических серий [259, 261, 262, 267, 271—275] растворов углеводород — галоидзамещенный углеводород [268, 272, 276, 277]. [c.223]

В начале тридцатых годов в результате применения положений квантовой теории к непредельным и ароматическим углеводородам (Хюккель, 1931 г.), а таклсе проведенного Ингольдом (1933 г.) обширного исследования кинетики реакций замеи1,ення у насыщенного атома углерода образовались два новых иаиравления развития органической химии. Они привели к углубленному попимаиию как структуры органических соединений, так и механизмов химических реаки,ий органических соединений. Оба эти направления успешно развиваются и в настояш.се время. [c.18]

Согласно теории граничных орбиталей (гл. 2), основным фактором, определяющим реаидаонную способность в электрофильном ароматическом замещении, является взаимодействие ВЗМО арена и НСМО электрофила. Чем меньще энергетическая щель между этими орбиталями, тем более прочен первоначальный до-норно-акцепторный комплекс между АгН и Е , а это способствует его переходу в аренониевый ион и далее в продукт реакции. Ориентация должна определяться относительным вкладом р-АО каждого атома углерода бензольного кольца в ВЗМО, Эти вклады (коэффициенты) вычисляются квантовомеханическими методами, Квадрат коэффициента характеризует тг-электронную плотность на данном атоме в данной орбитали (ВЗМО), [c.444]

Важным событием для- утверждения теории химического строения было установление химического строения бензола и ароматических соединений. К 1860 г. стало известно большое количество веществ, богатых углеродом, содержащих шесть или семь атомов углерода в молекуле и обладающих многими общими свойствами. Считалось, что все они содержат радикал СбНб (фенил), служивший как бы ядром многочисленных соединений. [c.147]

Результаты анализа методом спектроскопии ЯМР химической структуры ДПС хлопчатника, синтезируемого на самой ранней стадии развития растения и содержащего очень большое количество сложноэфирных фупп, могут косвенным образом подтвердить результаты работ Пью и Коннорса [305, 306] по энзиматическому дегидрированию модельных соединений, биогенетически родственных лигнину, но не содержащих С=С-конъюгированных с ароматическим кольцом связей, которое приводит к образованию сложноэфирных фупп Вероятность образования именно таких структур, а не структур гидролизуемых таннинов, в которых обнаруживаются связи Сдр-С(0)-0К, подтверждается большим количеством атомов углерода ароматических колец, участвующих в связях Сдр—0С(0)К (см табл 2 32) Эти результаты свидетельствуют о новых направлениях процессов биосинтеза лигнина и должны рассматриваться как дополнение к теории Фрейденберга, к которой обращаются постоянно при рассмотрении вопросов биосинтеза лигнина [c.168]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология