Vazba uhlík-uhlík - Carbon–carbon bond

A vazba uhlík-uhlík je kovalentní vazba mezi dvěma uhlík atomy.[1] Nejběžnější formou je jednoduchá vazba: vazba složená ze dvou elektrony, jeden z každého ze dvou atomů. Jednoduchá vazba uhlík-uhlík je a sigma vazba a tvoří se mezi jedním hybridizováno orbitální z každého z atomů uhlíku. v etan, orbitály jsou sp3-hybridizováno orbitaly, ale dochází k jednoduchým vazbám vytvořeným mezi atomy uhlíku s jinými hybridizacemi (např. sp2 do sp2). Ve skutečnosti nemusí mít atomy uhlíku v jednoduché vazbě stejnou hybridizaci. Mohou také vznikat atomy uhlíku dvojné vazby ve sloučeninách zvaných alkeny nebo trojné vazby ve sloučeninách zvaných alkyny. Dvojná vazba je vytvořena sp2-hybridizovaný orbitál a p-orbitál, který se nepodílí na hybridizaci. Trojitá vazba je tvořena sp-hybridizovaným orbitálem a dvěma p-orbitály z každého atomu. Použití p-orbitalů tvoří a pi vazba.

Řetězy a větvení

Uhlík je jedním z mála prvků, které mohou tvořit dlouhé řetězce vlastních atomů, vlastnost zvaná catenation. To spolu s síla vazby uhlík-uhlík vede k enormnímu počtu molekulárních forem, z nichž mnohé jsou důležitými strukturálními prvky života, takže sloučeniny uhlíku mají svůj vlastní obor: organická chemie.

2,2,3-trimethylpentan

Větvení je také běžný u koster C-C. Atomy uhlíku v molekule jsou kategorizovány podle počtu sousedů s uhlíkem, které mají:

U „strukturně složitých organických molekul“ určuje tvar molekuly trojrozměrná orientace vazeb uhlík-uhlík na kvartérních lokusech.[2] Dále se kvartérní lokusy nacházejí v mnoha biologicky aktivních malých molekulách, jako je např kortizon a morfium.[2]

Syntéza

Reakce tvořící vazbu uhlík-uhlík jsou organické reakce ve kterém se vytvoří nová vazba uhlík-uhlík. Jsou důležité při výrobě mnoha chemických látek vyrobených člověkem, jako jsou léčiva a plasty.

Některé příklady reakcí, které tvoří vazby uhlík-uhlík, jsou aldolové reakce, Diels-Alderova reakce, přidání a Grignardovo činidlo do a karbonylová skupina, a Heck reakce, a Michaelova reakce a a Wittigova reakce.

Řízená syntéza požadovaných trojrozměrných struktur pro terciární uhlíky byla do značné míry vyřešena koncem 20. století, ale stejná schopnost přímé syntézy kvartéru uhlíku se začala objevovat až v prvním desetiletí 21. století.[2]

Pevnosti a délky vazby

Ve vztahu k většině vazeb, uhlík-uhlík vazba je velmi silná.[3]

Vazba C – CMolekulaBond disociační energie (kcal / mol)
CH3-CH3etan90
C6H5-CH3toluen102
C6H5- C.6H5bifenyl114
CH3C (O) -CH3aceton84
CH3- CNacetonitril136
CH3-CH2ACHethanol88

Hodnoty uvedené výše představují energie disociace vazeb, se kterými se běžně setkáváme; příležitostně se odlehlé hodnoty mohou z tohoto rozsahu drasticky odchýlit. Ve velmi přetížených hexakis (3,5-di-tert-butylfenyl) ethan, energie disociace vazby za vzniku stabilizovaného triarylmethylového radikálu je pouze 8 kcal / mol.[4] Na opačném konci je centrální jednoduchá vazba uhlík-uhlík diacetylen je velmi silný při 160 kcal / mol, protože jednoduchá vazba spojuje dva uhlíky sp hybridizace.[5] Vícenásobné vazby uhlík-uhlík jsou obecně silnější; bylo zjištěno, že dvojná vazba ethylenu a trojná vazba acetylenu mají disociační energie vazby 174, respektive 230 kcal / mol.[6]

Typická jednoduchá vazba uhlík-uhlík má délku 154 pm, zatímco typická dvojná vazba a trojná vazba jsou 134 pm, respektive 120 pm. Také důsledek jeho silného stérického přetížení, hexakis (3,5-di-tert-butylfenyl) ethan má velmi prodlouženou centrální vazbu o délce 167 pm. Na druhou stranu byla u druhů jodonia [HC≡C – I pozorována velmi krátká trojná vazba 115 pm+Ph] [CF3TAK3–], kvůli jodoniové části silně přitahující elektrony.[7]

Viz také

  • Zde je uveden rozsáhlý seznam: seznam reakcí tvořících vazbu uhlík-uhlík
  • Chemie uhlíku vázaného na další prvky v periodické tabulce:

Reference

  1. ^ Dembicki, Harry (06.10.2016). Praktická ropná geochemie pro průzkum a těžbu. Elsevier. p. 7. ISBN  9780128033517.
  2. ^ A b C Quasdorf, Kyle W .; Overman, Larry E. (2014). „Recenze: Katalytická enantioselektivní syntéza kvartérních uhlíkových stereocenter“. Příroda (papír). 516 (7530): 181–191. Bibcode:2014Natur.516..181Q. doi:10.1038 / příroda14007. PMC  4697831. PMID  25503231.uzavřený přístup
  3. ^ Yu-Ran Luo a Jin-Pei Cheng „Bond Dissociation Energies“ v CRC Handbook of Chemistry and Physics, 96. vydání.
  4. ^ Rösel, Sören; Balestrieri, Ciro; Schreiner, Peter R. (2017). „Dimenzování role londýnské disperze při disociaci all-meta-terc-butylhexafenylethanu“. Chemická věda. 8 (1): 405–410. doi:10.1039 / c6sc02727j. ISSN  2041-6520. PMC  5365070. PMID  28451185.
  5. ^ „NIST Webbook“.
  6. ^ Blanksby, Stephen J .; Ellison, G. Barney (duben 2003). "Energie disociace vazeb organických molekul". Účty chemického výzkumu. 36 (4): 255–263. CiteSeerX  10.1.1.616.3043. doi:10.1021 / ar020230d. ISSN  0001-4842. PMID  12693923.
  7. ^ 1927-, Streitwieser, Andrew (1992). Úvod do organické chemie. Heathcock, Clayton H., 1936-, Kosower, Edward M. (4. vydání). Upper Saddle River, N.J .: Prentice Hall. p. 574. ISBN  978-0139738500. OCLC  52836313.CS1 maint: číselné názvy: seznam autorů (odkaz)