- •Лекция 3
- •План
- •3.1. Сопряжение. Сопряженные системы с открытой цепью сопряжения
- •В сопряженных системах имеет место дополнительное перекрывание π- электронных облаков кратной связи
- •В сопряженных системах происходит такое электронное взаимодействие, при котором электронная плотность в молекуле
- •Сопряжение – перераспределение (выравнивание) электронной плотности в сопряженной системе, приводящее к стабилизации молекулы
- •Сопряжение возможно только в том случае, если все атомы, принимающие участие в этом
- •Различают сопряженные системы с открытой цепью и замкнутые сопряженные системы.
- •Возможны два типа сопряжения
- •Сопряжение –это энергетически выгодный процесс, происходящий с выделением энергии, поэтому для сопряженных систем
- •Все атомы углерода находятся в sp2-гибридизации, все связи
- •Количественно термоди- намическую устойчивость можно оценить как разность энергий соединений с сопряженными двойными
- •Термодинамическая устойчивость соединения увеличивается с увеличением длины сопряженной цепи
- •Примеры соединений с π, π- сопряжением
- •Примеры соединений с р, π- сопряжением
- •3.2. Замкнутые сопряженные системы. Ароматичность
- •Простейшие замкнутые сопряженные структуры – арены, родоначальником которых является бензол
- •Критерии ароматичности:
- •3)В молекуле существует делокализованная -
- •Критерии ароматичности бензола:
- •Правило Хюккеля применимо не только для моноциклических -
- •Нафталин
- •Антрацен
- •Фенантрен
- •Не все замкнутые сопряженные структуры являются ароматическими
- •Циклооктатетраен-1,3,5,7
- •Ароматическим характером обладают и гетероциклические соединения. При замене в мо- лекуле бензола -СН
- •Пиридин удовлетворяет всем требованиям ароматичности
- •Электронное строение пиридинового атома азота
- •Азот поставляет в ароматическое электронное облако pz орбиталь с
- •Вмолекуле пиридина имеет
- •Пиридиновый азот из-за большей электроотрицательности по сравнению с углеродом смещает к себе единую
- •При замене фрагмента
- •Пиррол удовлетворяет всем требованиям ароматичности
- •Электронное строение пиррольного атома азота
- •В молекуле пиррола имеет место р, -сопряжение
- •Системы, имеющие пиррольный азот называют
- •В природных соединениях ароматический пиррольный цикл часто встречается в различных многоядерных соединениях, из
- •Порфин
- •Понятие ароматичности распространяется не только на нейтральные молекулы, но и на заряженные ионы
- •Циклопентадиенил анион, относится к небензоидной структуре
- •Циклопентадиенил анион образуется при отщеплении протона от циклопентадиена-1,3
- •Критерии ароматичности циклопентадиенил аниона
- •Циклопентадиенил ион входит в состав лекарственного препарата ферроцена (дициклопентадиенил железо) и природного соединения
- •Ферроцен
- •Ферроцен относится к сандвичеобразным металлоорганическим соединениям (стимулирует процессы кроветворения и применяется при железодефицитных
- •Циклогептатриенил катион (тропилий катион)
- •Циклогептатриенил катион образуется из циклогептатриена-1,3,5 при отщеплении гидрид иона
- •Критерии ароматичности тропилий катиона
- •Азулен
- •3.3. Индуктивный эффект
- •Индуктивный эффект – это передача электронного влияния заместителя по цепи
- •Электронодонорные заместители повышают электронную плотность в цепи (ЭДЗ)
- •Введение в молекулу хлора приводит к тому, что молекула становится полярной, так как
- •Атомы и атомные группы, обладающие электроноакцепторными свойствами т.е. способные притягивать электроны, проявляют отрицательный
- •Отрицательным индуктивным эффектом обладают:
- •Положительным
- •Особенности индуктивного
- •В ряду алкильных радикалов, наибольшей электроноотталкивающей способностью, обладают третичные радикалы, затем вторичные и
- •Все ненасыщенные и ароматические заместители оказывают –
- •Хорошо иллюстрирует действие –I эффекта галоген-замещенные карбоновые кислоты:
- •Чем более ЭО элементом является заместитель, тем сильнее кислота
- •Накопление электроотрицательных заместителей приводит к возрастанию –I эффекта:
- •Удаление заместителя, вызывающего –I эффект, от карбоксильнай группы приводит к снижению кислотности:
- •3.4. Мезомерный эффект Влияние заместителя, передаваемое по сопряженной
- •Мезомерный эффект имеет место под влиянием заместителя, являющегося участником этой сопряженной системы. Для
- •Мезомерный эффект передается по сопряженной цепи без затухания.
- •Отрицательным (-М эффектом) обладают электроноакцепторные атомы или атомные группы, способные оттягивать электронную плотность
- •Мезомерный эффект характерен как для соединений с открытой цепью сопряжения, так и для
- •Мезомерный эффект графически изображается изогнутыми стрелками, начало которых показывает, какие р- или π-электроны
- •Индуктивный и мезомерный эффекты не всегда совпадают по направлению
- •Во втором случае два эффекта гасят друг друга в стационарном состоянии, но в
- •Спасибо за внимание !
Мезомерный эффект имеет место под влиянием заместителя, являющегося участником этой сопряженной системы. Для того, чтобы заместитель сам входил в сопряженную систему, он должен иметь либо двойную связь (π,π- сопряжение) либо гетероатом с неподеленной парой (р,π- сопряжение)
Мезомерный эффект передается по сопряженной цепи без затухания.
Различают +М эффект – им обладают электронодонорные атомы или атомные группы, которые могут вступать в сопряжение с частичной или полной отдачей неподеленной пары электронов или целого отрицательного заряда в общую сопряженную систему.
+М: –ОН; –Hal; –NH2; –SH; –OR; –SR
Отрицательным (-М эффектом) обладают электроноакцепторные атомы или атомные группы, способные оттягивать электронную плотность на себя, включаясь таким образом в единую сопряженную систему.
–М: –NO2; –СOOH; –SO3H; –COH;
=С=О (обязательно наличие кратной связи).
Мезомерный эффект характерен как для соединений с открытой цепью сопряжения, так и для ароматических систем
Мезомерный эффект графически изображается изогнутыми стрелками, начало которых показывает, какие р- или π-электроны смещаются, а конец – связь или атом, к которым они смещаются
Индуктивный и мезомерный эффекты не всегда совпадают по направлению
CH2 CH |
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
C |
H2C |
CH |
|
|
O - CH3 |
||
Пропеналь |
|
H |
Винилметиловый эфир |
|
||||
|
|
|
||||||
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
: |
; |
OCH : |
-I |
; |
+M |
||
|
|
|
3 |
|
||||
H |
|
-I -M |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
> |
-I |
|
|
|
|
|
|
+M > |
|
||
-сопряжение |
p, |
-сопряжение |
||||||
|
|
|
|
|
Во втором случае два эффекта гасят друг друга в стационарном состоянии, но в реагирующей молекуле мезомерный эффект всегда больше индуктивного эффекта
OH |
С О |
OH
Фенол |
Бензойная кислота |
-ОН: -I; +M +M>> -I |
-СООН: -I; -M |
p, π- сопряжение |
π , π- сопряжение |
O
C OH
П-АМИНОБЕНЗОЙНАЯ КИСЛОТА
- СООН: -I: -M
- NH2 :-I; +M +M>>-I
NH2