第5章节多原子分子的结构课件(2079KB).ppt

+ - - + + - + - - + + - - + - + + - + - + - + - ?4 ?3 + - - + - + + - ?2 ?1 ?=0 E3=－0.62β E4=－1.62β E2=0.62β E1=1.62β ●HMO法的处理结果，与实验结果比较符合，体现在以下方面： ? 电子的离域可降低体系的能量，丁二烯离域比定域低0.48β。 丁二烯有顺、反异构体 说明C(2)和C(3)之间有一定的双键成分，不能自由旋转。 丁二烯具有 1，4 加成的化学反应性能。 丁二烯的键长均匀化： C1 C2 C3 C4 146.8 134.4 134.4 3. 环状共轭多烯的HMO 法处理 对于单环共轭多烯分子 CnHn，由结构式可列出久期行列式，解之，可得单环共轭体系的分子轨道能级图: ?-2? ?+2? ? [C2H4] C3H3+ C4H4 C5H5- C6H6 C7H7+ C8H8 2 2 [4] 6 6 6 [8] ●当 n=4m+2 时，所有成键轨道中充满电子，反键轨道是空的，构成稳定的π键体系。具有4m+2 个π电子的单环共轭体系为芳香稳定性的结构。 ●当 n=4m 时，除成键轨道充满电子外，它还有一对二重简并的非键轨道，在每一轨道中有一个π电子，从能量上看是不稳定的构型，不具有芳香性。 平面构型的多环芳烃的 HMO 法处理： (1) 萘(C10H8) 萘的分子图 实验测得萘分子键长数据 ▲从自由价看， ? 位自由价为0.452，? 位自由价为0.404，桥C原子自由价为0.104，说明在桥C原子部位不易加成， ? 位最容易反应。 ▲从键长数据看，键长应和π 键键级成反比，键级高，键长短，理论计算与实验测定基本一致。 (2)薁 (C10H8) 薁的分子图 ▲薁是极性分子，七元环端显正电性，五元环端显负电性。它出现极性的原因是 4m+2 规则，即七元环中移去一个电子至五元环，可使两个环同时都为6 个π电子，满足 4m+2 规则。 (3) ▲对于整个分子π电子数为 12 ，不符合 4m+2 规则，但两个六元环各有6 个π电子，符合4m+2 规则，可看作两个苯环通过C—C单键相连。实验测定，C1—C2，C3—C4间的键长和单键相同，中间四元环不具芳香性。 5.5 离域π 键和共轭效应 1. 离域π键的形成和表示法 ●离域π键： 形成化学键的π电子不局限于两个原子的区域，而是在由多个原子形成的分子骨架中运动，这种由多个原子形成的π型化学键称为离域π键。 ●形成离域π键的条件： 共轭原子必须同在一个平面上，每个原子提供一个方向相同的 P 轨道； π电子数小于参加成键的 P 轨道数的二倍。 ●离域π键的表示： 离域π键用 πnm 表示，n为原子数，m为电子数。 ●一些分子和离子形成离域π键的情况： π34 π44 π66 π1010 π34 π34 π34 π46 π46 π32 π1918 ●形成离域π键的两个条件不是绝对的： ★有些化合物满足这两个条件不能形成离域π键，不出现共轭效应。 ★在有些分子中，原子并不完全共平面，但有一定的共轭效应。 2. 共轭效应 ●共轭效应： 形成离域π键的分子，其物理和化学性质会产生某些特殊的变化，称为共轭效应或离域效应。 ●共轭效应对分子的影响： ★影响分子的构型构象 单键缩短，双键增长，原子保持共面，单键不能自由旋转。 ★影响分子的性质： 电性：离域π键的形成增加物质的电导性能；