Типи гібридизації атомних орбіталей Карбону в органічних сполуках

 

Електронна будова атома Карбону

 

Основний стан атома С	Збуджений стан атома С*

 

Для атома Карбону можливі три гібридні стани: sp³, sp², sp (схема 2).

sp³ – стан характерний для атомів Карбону в алканах;

sp² – гібридний стан властивий для атомів Карбону в алкенах;

sp – стан, в якому знаходяться атоми Карбону алкінів.

Схема 2

Гібридизація валентних АО атома Карбону

 

 

 ЕЛЕКТРОННІ ЕФЕКТИ В ОРГ А НІЧНІЙ ХІМІЇ

Індукційний ефект

 

Ковалентний зв'язок характеризується напрямленістю у просторі, довжиною, енергією, полярністю та поляризовністю. Слід розрізняти полярність (статична характеристика) від поляризовності – (динамічна характеристика) – молекул. Якщо атоми, що утворюють хімічний зв'язок, близькі за електронегативністю, то виникає симетрична молекулярна орбіталь, наприклад в етані (СН₃–СН₃). Якщо хімічний зв'язок сполучає атоми, що відрізняються за електронегативністю, то в такій несиметричній молекулі максимум енергії зв'язку зміщено до більш електронегативного атома, наприклад:

Зміщення електронної густини по ланцюгу s-зв'язків до більш електронегативного атома називають індукційним ефектом. Символ d показує частковий заряд на атомах. Індукційний ефект алкільних груп змінюється в наступному ряду:

CH₃ < R–CH₂ < R₁R₂CH < R₁R₂R₃C

Стабільність радикалів та іонів карбонію, які проміжно утворюються в реакції, змінюється аналогічно збільшенню індукційного ефекту алкільних груп:

Замісники, які притягують до себе електрони s - зв’язку в більшому ступені, ніж атом гідрогену, проявляють негативний індукційний ефект (-І), а замісники, які відштовхують від себе електрони зв’язку сильніше атома гідрогену, проявляють позитивний індукційний ефект (+І).

Під притяжінням і відштовхуванням полягає різниця в розташуванні електронів зв’язку, зумовлена різною електронегативністю атомів гідрогену і замісників. Нижче наведені деякі важливі замісники, розташовані у порядку зменшення –І або +І – ефектів за відношенням до гідрогену.

 

 

Стабільність радикалів і іонів карбонію помітно зростає, якщо в розподілі неспареного електрона беруть участь p-орбіталі, що призводить до делокалізації електрона або заряду:

Позитивний індукційний ефект алкільного радикала зміщує в несиметричних алкенах електронну густину p-зв'язку, що поляризує молекулу, наприклад, пропілену:

Цей факт підтверджується реакціями приєднання до пропілену сполук структури Н^d+®X^d- (HHal, H₂SO₄, HOCl та ін.) за правилом Марковникова.

 

Загальні положення в питанні про індукційний ефект:

1. Індукційний ефект проявляється завжди при наявності в молекулі атомів з різною електронегативністю.

2. Індукційний ефект розповсюджується тільки через s-зв'язки і завжди в одному напрямку.

3. Індукційний ефект затухає у ланцюзі через 3 – 4 s-зв'язки.