अध्याय 2. ऑर्गैनिक कार्यालयों में रासायनिक संबंध और पारस्परिक प्रभाव

अध्याय 2. ऑर्गैनिक कार्यालयों में रासायनिक संबंध और पारस्परिक प्रभाव

कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक गुण प्रकार के कारण होते हैं रासायनिक बन्धबंधे हुए परमाणुओं की प्रकृति और अणु में उनका पारस्परिक प्रभाव। यह कारक, बदले में, परमाणुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना और उनके परमाणु कक्षाओं की बातचीत से निर्धारित होते हैं।

2.1। कार्बन परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना

परमाणु अंतरिक्ष के जिस भाग में इलेक्ट्रॉन मिलने की संभावना अधिकतम होती है उसे परमाणु कक्षीय (AO) कहा जाता है।

रसायन विज्ञान में, कार्बन परमाणु और अन्य तत्वों के संकर कक्षाओं की अवधारणा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कक्षा की पुनर्व्यवस्था का वर्णन करने के एक तरीके के रूप में संकरण की अवधारणा आवश्यक है जब परमाणु की जमीनी अवस्था में अप्रकाशित इलेक्ट्रॉनों की संख्या गठित बंधों की संख्या से कम हो। एक उदाहरण कार्बन परमाणु है, जो सभी यौगिकों में एक टेट्रावेलेंट तत्व के रूप में प्रकट होता है, लेकिन जमीनी अवस्था 1s 2 2s 2 2p 2 में इसके बाहरी इलेक्ट्रॉनिक स्तर पर कक्षाओं को भरने के नियमों के अनुसार केवल दो अप्रकाशित इलेक्ट्रॉनों हैं (Fig.2.1) तथाऔर परिशिष्ट 2-1)। इन मामलों में, यह माना जाता है कि विभिन्न परमाणु ऑर्बिटल्स, ऊर्जा के करीब, एक दूसरे के साथ मिश्रण कर सकते हैं, एक ही आकार और ऊर्जा के हाइब्रिड ऑर्बिटल्स बनाते हैं।

हाइब्रिड ऑर्बिटल्स, उनके अधिक ओवरलैप के कारण, गैर-हाइब्रिड ऑर्बिटल्स की तुलना में मजबूत बॉन्ड बनाते हैं।

हाइब्रिडाइज्ड ऑर्बिटल्स की संख्या के आधार पर, एक कार्बन परमाणु तीन राज्यों में से एक में हो सकता है

चित्र: 2.1।जमीन में कार्बन परमाणु के ऑर्बिटल्स पर इलेक्ट्रॉनों का वितरण (ए), उत्साहित (बी) और संकरित राज्य (सी) सपा 3, जी- सपा 2, घ- सपा)

संकरण (चित्र देखें। 2.1, सी-ई)। संकरण का प्रकार अंतरिक्ष में संकर AO की दिशात्मकता निर्धारित करता है और, परिणामस्वरूप, अणुओं की ज्यामिति, यानी, उनकी स्थानिक संरचना।

अणुओं की स्थानिक संरचना अंतरिक्ष में परमाणुओं और परमाणु समूहों की पारस्परिक व्यवस्था है।

सपा ३-Hybridization।जब एक उत्साहित कार्बन परमाणु के चार बाहरी एओ को मिलाया जाता है (चित्र 2.1 देखें, बी) - एक 2s- और तीन 2p-ऑर्बिटल्स - चार बराबर सपा 3 -hybrid ऑर्बिटल्स दिखाई देते हैं। उनके पास एक वॉल्यूमेट्रिक "आकृति आठ" का आकार है, ब्लेड में से एक दूसरे की तुलना में बहुत बड़ा है।

प्रत्येक हाइब्रिड ऑर्बिटल एक इलेक्ट्रॉन से भरा होता है। एसपी 3-हाइब्रिडिज़ेशन अवस्था में कार्बन परमाणु में इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन 1s 2 2 (sp 3) 4 (चित्र 2.1 देखें, ग)। संकरण की यह अवस्था संतृप्त हाइड्रोकार्बन (एल्केन्स) में कार्बन परमाणुओं की विशेषता है और, तदनुसार, एल्काइल रेडिकल में।

3-हाइब्रिड एओ के आपसी प्रतिकर्षण एसपी के कारण अंतरिक्ष में कोने तक निर्देशित होते हैं चतुर्पाश्वीय,और उनके बीच के कोण 109.5 के बराबर हैं? (सबसे लाभप्रद स्थान; चित्र। 2.2, ए)।

स्थानिक संरचना को स्टिरियोकेमिकल फ़ार्मुलों का उपयोग करके दर्शाया गया है। इन फॉर्मूलों में, स्प 3--हाइब्रिडाइज्ड कार्बन परमाणु और उसके दो बॉन्ड ड्राइंग के प्लेन में स्थित होते हैं और सामान्य बार द्वारा रेखांकन किए जाते हैं। एक बोल्ड लाइन या बोल्ड वेज ड्राइंग के प्लेन से आगे बढ़ते हुए एक बॉन्ड को दर्शाता है और प्रेक्षक की ओर निर्देशित होता है; एक बिंदीदार रेखा या एक छायांकित पच्चर (..........) - एक कनेक्शन जो ड्राइंग के विमान के लिए पर्यवेक्षक को छोड़ देता है

चित्र: 2.2।कार्बन परमाणु के संकरण के प्रकार। केंद्र में बिंदु परमाणु नाभिक है (हाइब्रिड ऑर्बिटल्स के छोटे अंशों को आंकड़ा को सरल बनाने के लिए छोड़ दिया जाता है; अनहेल्दीकृत पी-एओ को रंग में दिखाया गया है)

za (चित्र। 2.3, ए)। एक राज्य में एक कार्बन परमाणु सपा ३-हाईब्रिडाइजेशन में टेट्राहेड्रल कॉन्फ़िगरेशन है।

सपा २-Hybridization।जब एक मिश्रण 2s-और दो 2 पी-एओ एक उत्साहित कार्बन परमाणु, तीन समतुल्य एसपी 2-हाइब्रिड ऑर्बिटल्स और अनहैब्रिड 2p-AO बना रहता है। एक राज्य में एक कार्बन परमाणु एसपी 2-संकरण में एक इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन 1s 2 2 (sp 2) 3 2p 1 (चित्र 2.1, डी देखें) है। कार्बन परमाणु के संकरण की यह स्थिति असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (एल्केनेस) के साथ-साथ कुछ कार्यात्मक समूहों के लिए भी विशिष्ट है, उदाहरण के लिए, कार्बोनिल और कार्बोक्सिल।

एसपी 2 -हाइब्रिड ऑर्बिटल्स 120 के कोण पर एक ही विमान में स्थित हैं ?, और अनहेल्दी AO सीधा विमान में है (चित्र। 2.2, बी देखें)। एक राज्य में एक कार्बन परमाणु एसपी 2-संकरण है त्रिक विन्यास।एक दोहरे बंधन से बंधे कार्बन परमाणु ड्राइंग के विमान में होते हैं, और प्रेक्षक के लिए निर्देशित और उनके एकल बांड ऊपर वर्णित के रूप में निर्दिष्ट होते हैं (चित्र 2.3 देखें। ख)।

sP-संकरण।जब एक उत्साहित कार्बन परमाणु के एक 2s और एक 2p ऑर्बिटल्स को मिलाया जाता है, तो दो बराबर sp- हाइब्रिड AO बनते हैं, जबकि दो p-AO अनहेल्दी रहते हैं। एक एस-हाइब्रिडाइज्ड कार्बन परमाणु में एक इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन होता है

चित्र: 2.3।मिथेन (ए), एथेन (बी) और एसिटिलीन (सी) के स्टेरोकैमिकल सूत्र

1s 2 2 (sp 2) 2 2p 2 (चित्र 2.1, ई देखें)। एक कार्बन परमाणु के संकरण की यह स्थिति एक ट्रिपल बॉन्ड के साथ यौगिकों में होती है, उदाहरण के लिए, एल्केनीज़, नाइट्राइल में।

sp- हाइब्रिड ऑर्बिटल्स 180 ° के कोण पर स्थित हैं, और दो अनहाइब्रेटेड AO परस्पर लंबवत विमानों में स्थित हैं (चित्र 2.2 देखें, ग)। स्प-संकरणित कार्बन परमाणु है रैखिक विन्यास,उदाहरण के लिए, एक एसिटिलीन अणु में, सभी चार परमाणु एक सीधी रेखा पर होते हैं (चित्र 2.3 देखें।) में)।

अन्य संगठनात्मक तत्वों के परमाणु भी एक संकरित अवस्था में हो सकते हैं।

2.2। एक कार्बन परमाणु के रासायनिक बंधन

कार्बनिक यौगिकों में रासायनिक बंधों का प्रतिनिधित्व मुख्य रूप से सहसंयोजक बंधों द्वारा किया जाता है।

सहसंयोजक एक रासायनिक बंधन है जो बंधे हुए परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साझाकरण के परिणामस्वरूप बनता है।

ये साझा इलेक्ट्रॉन आणविक ऑर्बिटल्स (MO) पर कब्जा कर लेते हैं। एक नियम के रूप में, एमओ एक बहुकोशिकीय कक्षीय है और इसे भरने वाले इलेक्ट्रॉनों को delocalized (फैलाया) जाता है। इस प्रकार, एक एमओ, एक एओ की तरह, खाली हो सकता है, जिसमें एक इलेक्ट्रॉन या विपरीत इलेक्ट्रॉनों के साथ दो इलेक्ट्रॉन भरे होते हैं *।

2.2.1. σ- तथाπ -Communication

दो प्रकार के सहसंयोजक बंधन हैं: s (सिग्मा) और p (पी) बॉन्ड।

ए formed-बांड एक सहसंयोजक बंधन होता है जब एओ इस सीधी रेखा पर एक ओवरलैप अधिकतम के साथ दो बंधित परमाणुओं के नाभिक को जोड़ने वाली एक सीधी रेखा (अक्ष) के साथ ओवरलैप होता है।

Os-बांड तब उत्पन्न होता है जब कोई भी AO, जिनमें हाइब्रिड होते हैं, ओवरलैप होते हैं। चित्र 2.4 कार्बन हाइब्रिडों के बीच carbon-बॉन्ड के गठन को उनके हाइब्रिड एसपी 3-एओ और -A-बॉन्ड के अक्षीय ओवरलैप के परिणामस्वरूप दिखाता है। सी-एच द्वारा अतिव्यापी एसपी 3 ए ओ कार्बन और एस-ए ओ हाइड्रोजन।

* अधिक जानकारी के लिए देखें: पोपकोव वी.ए., पूज़कोव एस.ए.सामान्य रसायन शास्त्र। - एम ।: GEOTAR- मीडिया, 2007 ।-- अध्याय 1।

चित्र: 2.4।एआर के अक्षीय ओवरलैप द्वारा एथेन में overl-बंधों का गठन (संकर ऑर्बिटल्स के छोटे अंशों को छोड़ दिया जाता है; सपा 3-ए.ओ.कार्बन, ब्लैक - हाइड्रोजन s-AO)

अक्षीय ओवरलैप के अतिरिक्त, एक अन्य प्रकार का ओवरलैप संभव है - पी-एओ के पार्श्व ओवरलैप, एक formation-बंधन (छवि 2.5) के गठन के लिए अग्रणी।

पी-एटॉमिक ऑर्बिटल्स

चित्र: 2.5।ओवरलैपिंग द्वारा एथिलीन में एक ation-बंधन का गठन आर ए ओ

ए overl-बांड परमाणु नाभिक को जोड़ने वाली सीधी रेखा के दोनों ओर अधिकतम ओवरलैप के साथ अनहेल्दी पी-एओएस के पार्श्व ओवरलैप द्वारा गठित एक बंधन है।

कार्बनिक यौगिकों में पाए जाने वाले कई बॉन्ड and- और:-बॉन्ड के संयोजन हैं: डबल - एक and- और एक ple-, ट्रिपल - एक and- और दो π-बॉन्ड।

एक सहसंयोजक बंधन के गुणों को ऊर्जा, लंबाई, ध्रुवीयता और ध्रुवीकरण जैसी विशेषताओं के माध्यम से व्यक्त किया जाता है।

संचार ऊर्जा- यह एक बंधन के निर्माण के दौरान या दो बाध्य परमाणुओं को अलग करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। यह बॉन्ड स्ट्रेंथ के माप के रूप में कार्य करता है: अधिक ऊर्जा, बॉन्ड जितना मजबूत (तालिका 2.1)।

लिंक की लंबाईबाध्य परमाणुओं के केंद्रों के बीच की दूरी है। एक डबल बॉन्ड एक एकल बॉन्ड से छोटा होता है, और एक ट्रिपल बॉन्ड एक डबल से कम होता है (तालिका 2.1 देखें)। विभिन्न संकरण राज्यों में कार्बन परमाणुओं के बीच के बंधन का एक सामान्य पैटर्न है -

तालिका 2.1।सहसंयोजक बंधों की मुख्य विशेषताएं

हाइब्रिड ऑर्बिटल में एस-ऑर्बिटल के अंश में वृद्धि के साथ, बांड की लंबाई कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, यौगिकों की श्रृंखला में, प्रोपेन सीएच3 सीएच 2 सीएच 3, प्रोपेन सीएच 3 सीएच \u003d सीएच 2, प्रोपिन सीएच 3 सी \u003d सीएच बॉन्ड लंबाई सीएच 3 -C क्रमशः 0.154 के बराबर है; 0.150 और 0.146 एनएम।

संचार ध्रुवीयता इलेक्ट्रॉन घनत्व के असमान वितरण (ध्रुवीकरण) के कारण। एक अणु की ध्रुवता उसके द्विध्रुवीय क्षण की परिमाण द्वारा परिमाणित होती है। अणु के द्विध्रुवीय क्षणों से, व्यक्तिगत बंधों के द्विध्रुवीय क्षणों की गणना की जा सकती है (तालिका 2.1 देखें)। द्विध्रुवीय क्षण जितना अधिक होगा, बंधन उतना ही अधिक ध्रुवीय होगा। बांड की ध्रुवीयता का कारण बंधुआ परमाणुओं की विद्युतगति में अंतर है।

वैद्युतीयऋणात्मकता वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को धारण करने के लिए अणु में एक परमाणु की क्षमता की विशेषता है। किसी परमाणु की विद्युतीयता में वृद्धि के साथ, बांड इलेक्ट्रॉनों के प्रति विस्थापन की डिग्री बढ़ जाती है।

बांड ऊर्जा के मूल्यों के आधार पर, अमेरिकी रसायनज्ञ एल पॉलिंग (1901-1994) ने परमाणुओं के सापेक्ष वैद्युतीयऋणात्मकता का एक मात्रात्मक लक्षण वर्णन किया (पॉलिंग के पैमाने)। इस पैमाने (पंक्ति) में, विशिष्ट ऑर्गेनोजेनिक तत्वों को सापेक्ष वैद्युतीयऋणात्मकता के अनुसार व्यवस्थित किया जाता है (तुलना के लिए, दो धातुओं को निम्नानुसार दिखाया गया है):

इलेक्ट्रोनगेटिविटी एक तत्व का पूर्ण स्थिर नहीं है। यह नाभिक के प्रभावी प्रभार, एओ संकरण के प्रकार और प्रतिस्थापन के प्रभाव पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, 2 या sp- संकरण अवस्था में कार्बन परमाणु की इलेक्ट्रोनगेटिविटी, sp 3 -hybridization अवस्था की तुलना में अधिक होती है, जो कि हाइब्रिड ऑर्बिटल में s-orbital के अंश में वृद्धि से जुड़ी होती है। जब परमाणु 3 sp से जाते हैं - 2 से sp - और फिर से एसपी-हाइब्रिड अवस्था धीरे-धीरे हाइब्रिड ऑर्बिटल की लंबाई कम कर देती है (विशेषकर the-बॉन्ड के निर्माण में सबसे बड़ा ओवरलैप प्रदान करने वाली दिशा में), जिसका अर्थ है कि इसी क्रम में इलेक्ट्रॉन घनत्व की अधिकतम और संबंधित परमाणु के नाभिक के करीब स्थित है।

एक गैर-ध्रुवीय या व्यावहारिक रूप से गैर-ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन के मामले में, बंधित परमाणुओं की विद्युतगतिशीलता में अंतर शून्य या शून्य के करीब है। इलेक्ट्रोनगेटिविटी के अंतर में वृद्धि के साथ, बांड की ध्रुवीयता बढ़ जाती है। 0.4 तक के अंतर के साथ, एक कमजोर ध्रुवीय बंधन की बात करता है, 0.5 से अधिक - एक दृढ़ता से ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन, और 2.0 से अधिक - एक आयनिक बंधन। ध्रुवीय सहसंयोजक बांड हेटेरोलिटिक टूटने का खतरा

(देखें 3.1.1)।

संचार ध्रुवीकरण एक अन्य प्रतिक्रियाशील कण सहित एक बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में बंधन इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन में व्यक्त किया जाता है। ध्रुवीकरण इलेक्ट्रॉन गतिशीलता द्वारा निर्धारित किया जाता है। इलेक्ट्रॉन्स अधिक मोबाइल हैं, आगे वे परमाणु के नाभिक से हैं। ध्रुवीकरण के संदर्भ में, π-बॉन्ड bond-बॉन्ड से काफी अधिक होता है, क्योंकि located-बॉन्ड का अधिकतम इलेक्ट्रॉन घनत्व बॉन्ड नाभिक से दूर स्थित होता है। ध्रुवीयता काफी हद तक ध्रुवीय अभिकर्मकों के संबंध में अणुओं की प्रतिक्रियाशीलता निर्धारित करती है।

2.2.2। दाता-स्वीकार करने वाला बंधन

दो एक-इलेक्ट्रॉन एओ की ओवरलैपिंग एक सहसंयोजक बंधन बनाने का एकमात्र तरीका नहीं है। एक सहसंयोजक बंधन तब बनाया जा सकता है जब एक परमाणु के दो-इलेक्ट्रॉन कक्षीय (दाता) दूसरे परमाणु (रिक्तकर्ता) के रिक्त कक्षीय के साथ बातचीत करते हैं। दाताओं में ऐसे यौगिक होते हैं जिनमें या तो इलेक्ट्रॉन या electron-MO की एक जोड़ी होती है। इलेक्ट्रॉनों के एकल जोड़े के वाहक (एन-इलेक्ट्रॉनों, अंग्रेजी से। गैर संबंध)नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, हैलोजन परमाणु हैं।

यौगिकों के रासायनिक गुणों के प्रकटीकरण में इलेक्ट्रॉनों की अकेली जोड़ी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। विशेष रूप से, वे दाता-स्वीकर्ता सहभागिता में यौगिकों की क्षमता के लिए जिम्मेदार हैं।

बांड सहयोगियों में से एक के इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी द्वारा गठित एक सहसंयोजक बंधन को दाता-स्वीकर्ता कहा जाता है।

गठित दाता-स्वीकर्ता बांड केवल गठन के तरीके में भिन्न होता है; इसके गुण अन्य सहसंयोजक बंधों के साथ समान हैं। इस मामले में, दाता परमाणु एक सकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है।

दाता-स्वीकर्ता बांड जटिल यौगिकों की विशेषता है।

2.2.3। हाइड्रोजन बांड

एक हाइड्रोजन परमाणु एक जोरदार इलेक्ट्रोनगेटिव तत्व (नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, फ्लोरीन, आदि) से बंधा होता है जो एक ही या किसी अन्य अणु के एक और पर्याप्त रूप से इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु के इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी के साथ बातचीत करने में सक्षम होता है। परिणाम एक हाइड्रोजन बांड है, जो एक प्रकार का दाता है

स्वीकार करनेवाला बंधन। रेखीय रूप से, एक हाइड्रोजन बॉन्ड को आमतौर पर तीन डॉट्स द्वारा दर्शाया जाता है।

हाइड्रोजन बांड ऊर्जा कम है (10-40 kJ / mol) और मुख्य रूप से इलेक्ट्रोस्टैटिक बातचीत द्वारा निर्धारित की जाती है।

इंटरमॉलिक्युलर हाइड्रोजन बॉन्ड, अल्कोहल जैसे कार्बनिक यौगिकों के सहयोग को निर्धारित करते हैं।

हाइड्रोजन बांड यौगिकों के भौतिक (उबलते और पिघलने के बिंदु, चिपचिपाहट, वर्णक्रमीय विशेषताओं) और रासायनिक (एसिड-बेस) गुणों को प्रभावित करते हैं। तो, इथेनॉल सी का क्वथनांक2 एच 5 OH (78.3 ° C) समान होने की तुलना में काफी अधिक है आणविक वजन डायमिथाइल ईथर सीएच 3 ओसीएच 3 (-24 डिग्री सेल्सियस), हाइड्रोजन बांड के कारण जुड़ा नहीं है।

हाइड्रोजन बांड इंट्रामोल्युलर भी हो सकते हैं। सैलिसिलिक एसिड के आयन में यह बंधन इसकी अम्लता में वृद्धि की ओर जाता है।

हाइड्रोजन बांड उच्च आणविक भार यौगिकों - प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड, न्यूक्लिक एसिड की स्थानिक संरचना के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

2.3। युग्मित प्रणाली

सहसंयोजक बंधन को स्थानीयकृत और सुव्यवस्थित किया जा सकता है। स्थानीयकृत एक बंधन है, जिसके इलेक्ट्रॉनों को वास्तव में बंधे हुए परमाणुओं के दो नाभिकों के बीच विभाजित किया जाता है। यदि बांड इलेक्ट्रॉनों को दो से अधिक नाभिकों द्वारा साझा किया जाता है, तो एक डेलोकलाइज्ड बांड की बात करता है।

एक delocalized बंधन एक सहसंयोजक बंधन है जिसका आणविक कक्षीय दो परमाणुओं से अधिक होता है।

डेलॉक्लाइज्ड बॉन्ड ज्यादातर मामलों में in-बॉन्ड होते हैं। वे युग्मित प्रणालियों के लिए विशिष्ट हैं। इन प्रणालियों में, परमाणुओं के एक विशेष प्रकार के पारस्परिक प्रभाव का एहसास होता है - संयुग्मन।

संयुग्मन (मेसोमेरिज्म, ग्रीक से। mesos- औसत) एक आदर्श की तुलना में एक वास्तविक अणु (कण) में बांड और आवेशों का संरेखण है, लेकिन मौजूदा संरचना नहीं है।

संयुग्मन में भाग लेने वाले डेलोकाइज्ड पी-ऑर्बिटल्स या तो दो या अधिक--बॉन्ड्स के हो सकते हैं, या पी-ऑर्बिटल के साथ एक one-बॉन्ड और एक परमाणु हो सकते हैं। इसके अनुसार, π, ug- संयुग्मन और ρ, π-conjugation के बीच एक अंतर किया जाता है। संयुग्मन प्रणाली खुली या बंद हो सकती है और इसमें न केवल कार्बन परमाणु होते हैं, बल्कि हेटेरोटॉम्स भी होते हैं।

2.3.1। ओपन-लूप सिस्टम

π,π -Pairing।कार्बन श्रृंखला के साथ π, π-संयुग्मित प्रणालियों का सबसे सरल प्रतिनिधि butadiene-1,3 (चित्र। 2.6, ए) है। कार्बन और हाइड्रोजन के परमाणु और इसलिए, इसके अणु में सभी in-बॉन्ड एक ही विमान में झूठ बोलते हैं, जिससे एक फ्लैट a-कंकाल बनता है। कार्बन परमाणु 2-हाइब्रिडाइजेशन अवस्था में हैं। प्रत्येक कार्बन परमाणु के अनहेल्दीकृत p-AOs σ-कंकाल के समतल के लंबवत स्थित होते हैं और एक दूसरे के समानांतर होते हैं, जो उनके ओवरलैप के लिए एक आवश्यक स्थिति है। ओवरलैपिंग न केवल C-1 और C-2, C-3 और C-4 परमाणुओं के p-AO के बीच होता है, बल्कि C-2 और C-3 परमाणुओं के p-AO के बीच भी होता है, जिसके परिणामस्वरूप चार कार्बन परमाणुओं को कवर करते हुए एक एकल only बनता है। -सिस्टम, अर्थात्, एक डेलोकाइज्ड सहसंयोजक बंधन है (चित्र देखें। 2.6, बी)।

चित्र: 2.6।1,3-ब्यूटाडीन अणु का परमाणु-कक्षीय मॉडल

यह अणु में बंध लंबाई में परिवर्तन में परिलक्षित होता है। 1,3-ब्यूटाडाइन में C-1-C-2 बॉन्ड, साथ ही C-3-C-4 की लंबाई थोड़ी बढ़ जाती है, और पारंपरिक डबल और सिंगल बॉन्ड की तुलना में C-2 और C-3 के बीच की दूरी कम हो जाती है। दूसरे शब्दों में, इलेक्ट्रॉन के निरस्तीकरण की प्रक्रिया से बांड की लंबाई बराबर हो जाती है।

बड़ी संख्या में संयुग्मित दोहरे बांड वाले हाइड्रोकार्बन पौधे के साम्राज्य में आम हैं। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, कैरोटीन, जो गाजर, टमाटर आदि का रंग निर्धारित करते हैं।

एक खुले इंटरफ़ेस सिस्टम में हेटेरोटॉम्स भी शामिल हो सकते हैं। खुले का एक उदाहरण π, o-संयुग्मित प्रणाली श्रृंखला में एक विषमयुग्म के साथα, can-असंतृप्त कार्बोनिल यौगिकों की सेवा कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक्रोलिन सीएच में एल्डिहाइड समूह2 \u003d सीएच-सीएच \u003d ओ तीन सपा 2-संकरणित कार्बन परमाणुओं और एक ऑक्सीजन परमाणु के संयुग्मन श्रृंखला का एक सदस्य है। इन परमाणुओं में से प्रत्येक एकीकृत पी-सिस्टम में एक पी-इलेक्ट्रॉन का योगदान देता है।

pN-संयुग्मन।इस तरह के संयुग्मन को अक्सर संरचनात्मक टुकड़े -CH \u003d CH-X वाले यौगिकों में प्रकट किया जाता है, जहां एक्स एक हेटेरोटॉम होता है जिसमें इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी होती है (मुख्य रूप से ओ या एन)। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, विनाइल इथर, जिनके अणुओं में डबल बॉन्ड संयुग्मित है आर-अक्सीजन परमाणु का कक्षीय। दो पी-एओ सपा 2-हाइब्रिडाइज्ड कार्बन परमाणुओं और एक को ओवरलैप करके एक तीन-केंद्रिय बंध बनता है आर-O-heteroatom n-इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी के साथ।

कार्बोक्सिल समूह में एक समान delocalized तीन-केंद्र बंधन का गठन होता है। यहां, ओ \u003d समूह के ऑक्सीजन परमाणु के सी \u003d ओ बांड के एन-इलेक्ट्रॉन और संयुग्मन में भाग लेते हैं। पूरी तरह से गठबंधन किए गए बॉन्ड और चार्ज के साथ संयुग्मित सिस्टम में नकारात्मक चार्ज किए गए कण शामिल हैं, उदाहरण के लिए, एसीटेट आयन।

इलेक्ट्रॉन घनत्व विस्थापन की दिशा एक घुमावदार तीर द्वारा इंगित की जाती है।

बाँधना परिणाम प्रदर्शित करने के लिए अन्य चित्रमय तरीके हैं। तो, एसीटेट आयन (I) की संरचना मानती है कि चार्ज समान रूप से दोनों ऑक्सीजन परमाणुओं पर वितरित किया गया है (चित्र 2.7 में दिखाया गया है, जो सच है)।

संरचनाओं (II) और (III) में उपयोग किया जाता है अनुनाद सिद्धांत।इस सिद्धांत के अनुसार, एक वास्तविक अणु या कण का वर्णन कुछ तथाकथित अनुनाद संरचनाओं के सेट द्वारा किया जाता है, जो केवल इलेक्ट्रॉनों के वितरण में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। संयुग्मित प्रणालियों में, अनुनाद हाइब्रिड का मुख्य योगदान different-इलेक्ट्रॉन घनत्व के विभिन्न वितरणों के साथ संरचनाओं द्वारा किया जाता है (इन संरचनाओं को जोड़ने वाला दो तरफा तीर अनुनाद के सिद्धांत का एक विशेष प्रतीक है)।

सीमा (सीमा) संरचनाएं वास्तव में मौजूद नहीं हैं। हालांकि, वे, एक डिग्री या किसी अन्य, एक अणु (कण) में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वास्तविक वितरण के लिए "योगदान" करते हैं, जो सीमित संरचनाओं के सुपरपोजिशन (सुपरपोजिशन) द्वारा प्राप्त एक प्रतिध्वनि संकर के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।

कार्बन श्रृंखला के साथ ρ, conj-संयुग्मित प्रणाली में, संयुग्मन हो सकता है अगर π-बंधन के बगल में एक अनहेल्दीकृत पी-ऑर्बिटल के साथ कार्बन परमाणु होता है। इस तरह के सिस्टम मध्यवर्ती कण हो सकते हैं - कारबन, कार्बोकेशन, मुक्त कण, उदाहरण के लिए, एक एलिल संरचना के। लिपिड पेरोक्सीडेशन में फ्री रैडिकल एलिल के टुकड़े महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

एलियन आयनों में CH 2 \u003d CH-CH 2 सपा 2 -हाइब्रिडाइज्ड कार्बन परमाणु C-3 कुल संयुग्मित आपूर्ति करता है

चित्र: 2.7।पेनिसिलिन में COONA समूह का इलेक्ट्रॉन घनत्व मानचित्र

सिस्टम दो इलेक्ट्रॉनों, एलिल कट्टरपंथी सीएच में2 \u003d सीएच-सीएच 2+ - एक, और एलिसिलिक कार्बोकेशन सीएच में2 \u003d सीएच-सीएच 2+ आपूर्ति कोई नहीं। परिणामस्वरूप, जब तीन एसपी 2-हाइब्रिडाइज्ड कार्बन परमाणुओं का पी-एओ ओवरलैप हो जाता है, तो एक फ्रोक्लाइज्ड थ्री-सेंटर बॉन्ड बनता है, जिसमें क्रमशः चार (एक कार्बोनियन में), तीन (एक फ्री रेडिकल में), और दो (एक कार्बोकेशन में) इलेक्ट्रॉन होते हैं।

औपचारिक रूप से, एलिल केशन में C-3 परमाणु एक सकारात्मक चार्ज करता है, एलिल रेडिकल में एक अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन होता है, और एलिल आयन में यह ऋणात्मक आवेश वहन करता है। वास्तव में, इस तरह के संयुग्मित प्रणालियों में, इलेक्ट्रॉन घनत्व का एक delocalization (फैलाव) होता है, जो बांड और आरोपों के संरेखण की ओर जाता है। इन प्रणालियों में परमाणु C-1 और C-3 समतुल्य हैं। उदाहरण के लिए, एक एलिलियन कटियन में, उनमें से प्रत्येक एक सकारात्मक चार्ज करता है+1/2 और सी -2 परमाणु के साथ एक "डेढ़" बंधन से जुड़ा हुआ है।

इस प्रकार, संयुग्मन पारंपरिक संरचनाओं के सूत्रों द्वारा चित्रित संरचनाओं की तुलना में वास्तविक संरचनाओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण में एक महत्वपूर्ण अंतर की ओर जाता है।

2.3.2। बंद लूप सिस्टम

संयुग्मित खुली प्रणालियों की तुलना में चक्रीय संयुग्मित प्रणाली यौगिकों के एक समूह के रूप में बढ़ी हुई रुचि के हैं। इन यौगिकों में अन्य विशेष गुण भी हैं, जिनमें से समग्रता सामान्य अवधारणा द्वारा एकजुट है सुगंध।इनमें ऐसे औपचारिक रूप से असंतृप्त यौगिकों की क्षमता शामिल है

प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करें, इसके अलावा नहीं, ऑक्सीडेंट और तापमान के प्रतिरोध।

सुगंधित प्रणालियों के विशिष्ट प्रतिनिधि एरेन्स और उनके डेरिवेटिव हैं। विशेषताएं: इलेक्ट्रॉनिक संरचना सुगंधित हाइड्रोकार्बन स्पष्ट रूप से बेंजीन अणु के परमाणु-कक्षीय मॉडल में प्रकट होते हैं। बेंजीन ढांचे का निर्माण छह एसपी 2-हाइब्रिडाइज्ड कार्बन परमाणुओं द्वारा किया जाता है। सभी All-बांड (C-C और C-H) एक ही विमान में स्थित होते हैं। छह अनधिकृत р-AO अणु के तल के लंबवत स्थित होते हैं और एक दूसरे के समानांतर होते हैं (चित्र। 2.8, क)। से प्रत्येक आर-ओ समान रूप से दो आसन्न के साथ ओवरलैप कर सकते हैं आर-AO। इस तरह के एक ओवरलैप के परिणामस्वरूप, एक एकल delocalized ar-प्रणाली उत्पन्न होती है, उच्चतम इलेक्ट्रॉन घनत्व जिसमें σ-कंकाल के विमान के ऊपर और नीचे स्थित होता है और चक्र के सभी कार्बन परमाणुओं को कवर करता है (चित्र देखें। 2.8, बी)। π-इलेक्ट्रॉन घनत्व समान रूप से चक्रीय प्रणाली में वितरित किया जाता है, जिसे चक्र के अंदर एक चक्र या बिंदीदार रेखा द्वारा दर्शाया जाता है (चित्र देखें। 2.8, c)। बेंजीन रिंग में कार्बन परमाणुओं के बीच के सभी बांडों की लंबाई समान होती है (0.139 एनएम), एकल और डबल बांड की लंबाई के बीच मध्यवर्ती।

क्वांटम यांत्रिक गणना के आधार पर, यह स्थापित किया गया था कि इस तरह के स्थिर अणुओं के निर्माण के लिए, एक प्लेनर चक्रीय प्रणाली होनी चाहिए (4n + 2) calcul-इलेक्ट्रॉन्स, जहाँ n\u003d 1, 2, 3, आदि (हुकेल का नियम, 1931)। इन आंकड़ों को ध्यान में रखते हुए, "खुशबूदारता" की अवधारणा को निर्दिष्ट किया जा सकता है।

एक यौगिक सुगंधित होता है यदि इसमें एक सपाट चक्र और एक संयुग्म होता हैπ -इलेक्ट्रोनिक प्रणाली, चक्र के सभी परमाणुओं को कवर करती है और युक्त होती है(4n+ 2) π -इलेक्ट्रॉन।

Hückel का नियम किसी भी प्लांटर के संघनित सिस्टम पर लागू होता है जिसमें ऐसे परमाणु नहीं होते जो सामान्य से अधिक होते हैं

चित्र: 2.8।बेंजीन अणु के परमाणु-कक्षीय मॉडल (हाइड्रोजन परमाणु छोड़े गए; पाठ में व्याख्या)

दो चक्र। संघनित बेंज़ीन नाभिक जैसे नेफ़थलीन और अन्य के साथ यौगिक, सुगंध के लिए मापदंड को पूरा करते हैं।

युग्मित प्रणालियों की स्थिरता। संयुग्मित और विशेष रूप से एक सुगन्धित प्रणाली का गठन एक ऊर्जावान रूप से अनुकूल प्रक्रिया है, क्योंकि इस मामले में ऑर्बिटल्स के अतिव्यापी होने की डिग्री बढ़ जाती है और विचलन (फैलाव) होता है आर-electrons। इस संबंध में, संयुग्मित और सुगंधित प्रणालियां बढ़ी हुई थर्मोडायनामिक स्थिरता का प्रदर्शन करती हैं। उनमें आंतरिक ऊर्जा का एक छोटा भंडार होता है और जमीनी अवस्था में वे गैर-संयुग्मित प्रणालियों की तुलना में कम ऊर्जा स्तर पर कब्जा कर लेते हैं। इन स्तरों के बीच के अंतर का उपयोग संयुग्मित यौगिक के थर्मोडायनामिक स्थिरता को यों करने के लिए किया जा सकता है, अर्थात, इसका संयुग्मन ऊर्जा(डेलोकैलाइजेशन एनर्जी)। 1,3-ब्यूटाडाइन के लिए, यह छोटा है और लगभग 15 kJ / mol है। संयुग्मित श्रृंखला की लंबाई में वृद्धि के साथ, संयुग्मन ऊर्जा और, तदनुसार, यौगिकों की थर्मोडायनामिक स्थिरता बढ़ जाती है। बेंजीन के लिए संयुग्मन ऊर्जा बहुत अधिक है और मात्रा 150 kJ / mol है।

2.4। प्रतिस्थापन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव 2.4.1। प्रेरक प्रभाव

अणु में एक ध्रुवीय polar-बंधन निकटतम bonds-बंधों के ध्रुवीकरण का कारण बनता है और पड़ोसी परमाणुओं पर आंशिक आवेश * की उपस्थिति का कारण बनता है।

सबस्टीट्यूशन न केवल अपने स्वयं के, बल्कि पड़ोसी।-बंधों के भी ध्रुवीकरण का कारण बनता है। परमाणुओं के प्रभाव के इस प्रकार के हस्तांतरण को आगमनात्मक प्रभाव (/ -effect) कहा जाता है।

प्रेरक प्रभाव ive- बांड के इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन के परिणामस्वरूप प्रतिस्थापन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव का हस्तांतरण है।

Σ-बंधन के कमजोर ध्रुवीकरण के कारण, सर्किट में तीन से चार बांडों के माध्यम से प्रेरक प्रभाव कम हो जाता है। इसकी क्रिया सबस्टेशन के साथ एक के निकट कार्बन परमाणु के संबंध में सबसे अधिक स्पष्ट है। एक प्रेरक के प्रेरक प्रभाव की दिशा गुणात्मक रूप से एक हाइड्रोजन परमाणु के साथ तुलना करके मूल्यांकन की जाती है, जिसका प्रेरक प्रभाव शून्य के रूप में लिया जाता है। रेखीय रूप से, / -ffffect का परिणाम वैलेंस डैश की स्थिति के संयोग वाले तीर द्वारा दर्शाया गया है और टिप द्वारा अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु की ओर निर्देशित किया गया है।

/ में \\हाइड्रोजन परमाणु से अधिक मजबूत, प्रदर्शित होता हैनकारात्मकआगमनात्मक प्रभाव (- / - प्रभाव)।

ऐसे प्रतिस्थापन आमतौर पर सिस्टम के इलेक्ट्रॉन घनत्व को कम करते हैं, उन्हें कहा जाता है इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता।इनमें सबसे कार्यात्मक समूह शामिल हैं: ओह, एनएच2, कूहा, सं 2 और उदाहरण के लिए, राष्ट्रीय समूह3+.

एक स्थानापन्न जो हाइड्रोजन परमाणु की तुलना में इलेक्ट्रॉन घनत्व को विस्थापित करता हैσ -श्रृंखला के कार्बन परमाणु की ओर, प्रदर्शित करता हैसकारात्मकआगमनात्मक प्रभाव (+/- प्रभाव)।

इस तरह के सबस्टीट्यूशन श्रृंखला (या रिंग) में इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाते हैं और कहा जाता है इलेक्ट्रॉन दाता।इनमें शामिल हैं 2--संकरित कार्बन परमाणु और आवेशित कणों में आयनिक केंद्रों में स्थित एल्काइल समूह, उदाहरण के लिए-O-।

2.4.2। मेसोमेरिक प्रभाव

संयुग्मित प्रणालियों में, इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव के हस्तांतरण में, भ्रूणीय सहसंयोजक बंधों के in-इलेक्ट्रॉन मुख्य भूमिका निभाते हैं। डेलोकाइज्ड (संयुग्मित) system-सिस्टम के इलेक्ट्रॉन घनत्व की शिफ्ट में प्रकट होने वाले प्रभाव को मेसोमेरिक (एम-प्रभाव), या संयुग्मन प्रभाव कहा जाता है।

मेसोमेरिक प्रभाव संयुग्मित प्रणाली के साथ प्रतिस्थापन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव का स्थानांतरण है।

इस मामले में, डिप्टी स्वयं युग्मित प्रणाली का सदस्य है। यह संयुग्मन प्रणाली में एक bond-बंध (कार्बोनिल, कार्बोक्सिल समूह, आदि), या एक हेटेरोटॉम (अमीनो और हाइड्रॉक्सी समूह) के इलेक्ट्रॉनों की एक अनसुलझी जोड़ी या एक खाली पी-एओ एक इलेक्ट्रॉन से भर सकता है।

संयुग्मित प्रणाली में इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाने वाला विकल्प प्रदर्शित करता हैसकारात्मकमेसोमेरिक प्रभाव (+ M- प्रभाव)।

एम-प्रभाव इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी के साथ परमाणुओं वाले प्रतिस्थापन द्वारा होता है (उदाहरण के लिए, एनिलिन अणु में एक एमिनो समूह) या एक अभिन्न नकारात्मक चार्ज। ये विकल्प सक्षम हैं

एक आम संयुग्म प्रणाली के लिए इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी के हस्तांतरण के लिए, अर्थात्, हैं इलेक्ट्रॉन दाता।

संयुग्मित प्रणाली में इलेक्ट्रान घनत्व को कम करने वाले पदार्थ को प्रदर्शित करता हैनकारात्मकमेसोमेरिक प्रभाव (-M- प्रभाव)।

संयुग्मित प्रणाली में एम-प्रभाव ऑक्सीजन या नाइट्रोजन परमाणुओं द्वारा कार्बन परमाणु से दोगुना बंधुआ होता है, जैसा कि ऐक्रेलिक एसिड और बेन्जेल्डिहाइड के उदाहरण द्वारा दिखाया गया है। ऐसे समूह हैं इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता।

इलेक्ट्रॉन घनत्व के विस्थापन को एक घुमावदार तीर द्वारा इंगित किया जाता है, जिसकी शुरुआत से पता चलता है कि कौन से p- या π-इलेक्ट्रॉनों को विस्थापित किया जाता है, और जिसके अंत में वह बंधन या परमाणु होता है जिससे वे विस्थापित होते हैं। मेसोमेरिक प्रभाव, आगमनात्मक प्रभाव के विपरीत, संयुग्मित बांड की एक प्रणाली से अधिक दूरी पर प्रसारित होता है।

एक अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण पर प्रतिस्थापन के प्रभाव का आकलन करते समय, आगमनात्मक और मेसोमेरिक प्रभाव (तालिका 2.2) के परिणामस्वरूप प्रभाव को ध्यान में रखना आवश्यक है।

तालिका 2.2।कुछ प्रतिस्थापन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव

प्रतिस्थापन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव गैर-प्रतिक्रियाशील अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण का गुणात्मक रूप से मूल्यांकन करना और इसके गुणों की भविष्यवाणी करना संभव बनाते हैं।

संरचना के सिद्धांत के अनुसार कार्बनिक पदार्थ (ए.एम. बटलरोव, 1861) यौगिकों के गुण परमाणुओं के पारस्परिक प्रभाव से निर्धारित होते हैं, दोनों एक दूसरे से जुड़े होते हैं और सीधे जुड़े नहीं होते हैं। इस तरह के पारस्परिक प्रभाव को इलेक्ट्रॉनों के क्रमिक विस्थापन द्वारा किया जाता है, सरल और कई बांड बनाते हैं। इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव जो एक-बांड के इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन का कारण बनता है, को प्रेरक या आगमनात्मक प्रभाव (/) कहा जाता है। यदि इलेक्ट्रॉनों का विस्थापन कई टीसी बांडों के साथ जुड़ा हुआ है, तो इस प्रभाव को मेसोमेरिक (एम) कहा जाता है।

प्रेरक प्रभाव

सहसंयोजक बंधों के गुणों में से एक इलेक्ट्रॉन युग्म की गतिशीलता है जो इन बंधों को बनाते हैं। इनमें से कुछ बांड गैर-ध्रुवीय (उदाहरण के लिए, सी-सी बांड) या कमजोर ध्रुवीय (सी-एच बांड) हैं। इसलिए, ऐसे बांडों से जुड़े परमाणु बिना किसी शुल्क के चलते हैं। ऐसे यौगिकों का एक उदाहरण अल्केन्स हो सकता है और, विशेष रूप से, ईथेन सीएच 3 -CH 3। हालांकि, सहसंयोजक बंधन बनाने वाले परमाणु, इलेक्ट्रोनगैटिविटी में काफी भिन्न हो सकते हैं और इसलिए इलेक्ट्रॉन जोड़े अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु की ओर स्थानांतरित हो जाते हैं। ऐसा बंधन ध्रुवीय होगा और इससे परमाणुओं पर आंशिक आवेश बनता है। ये शुल्क ग्रीक अक्षर "8" (डेल्टा) द्वारा निर्दिष्ट हैं। एक परमाणु जो एक इलेक्ट्रॉन जोड़े को अपनी ओर आकर्षित करता है, एक आंशिक नकारात्मक चार्ज (-5) प्राप्त करता है, और एक परमाणु जिससे इलेक्ट्रॉनों को विस्थापित किया जाता है, एक आंशिक सकारात्मक चार्ज (+8) प्राप्त करता है। ओ-बांड के इलेक्ट्रॉनों (इलेक्ट्रॉन घनत्व) के विस्थापन को एक सीधे तीर द्वारा इंगित किया गया है। उदाहरण के लिए:

एक ध्रुवीय बंधन की उपस्थिति पड़ोसी बंधनों की ध्रुवीयता को प्रभावित करती है। पड़ोसी ओ-बॉन्ड के इलेक्ट्रॉनों को भी एक अधिक विद्युत तत्व (प्रतिस्थापन) की ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है।

एक प्रतिस्थापन के प्रभाव में ए-बांड प्रणाली के साथ इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन को आगमनात्मक प्रभाव कहा जाता है।

आगमनात्मक प्रभाव को अक्षर "/" द्वारा निरूपित किया जाता है और जब एक बॉन्ड की श्रृंखला के साथ प्रसारित किया जाता है, तो यह फीका हो जाता है (यह केवल 3-4 ओ-बॉन्ड की दूरी पर प्रेषित होता है)। इसलिए, बांड की श्रृंखला के साथ स्थानांतरण के दौरान परमाणुओं पर आरोप धीरे-धीरे कम हो जाते हैं (एसजे\u003e 8 ^\u003e एसजे\u003e 8 जे)। आगमनात्मक प्रभाव में "+" या "-" संकेत हो सकता है। इलेक्ट्रॉन-स्वीकर्ता प्रतिस्थापन (परमाणु या परमाणुओं का एक समूह) इलेक्ट्रॉन घनत्व को अपनी ओर स्थानांतरित करता है और एक नकारात्मक प्रेरक प्रभाव प्रदर्शित करता है -मैं (सबस्टेशन पर एक नकारात्मक चार्ज दिखाई देता है)।

एक नकारात्मक प्रेरक प्रभाव के कारण इलेक्ट्रॉन-निकासी के प्रतिस्थापन में शामिल हैं:

इलेक्ट्रॉन-दान करने वाले पदार्थ जो इलेक्ट्रॉन घनत्व को स्वयं से दूर स्थानांतरित करते हैं, एक सकारात्मक प्रेरक प्रभाव (+ /) प्रदर्शित करते हैं। इन प्रतिस्थापनों में एल्काइल रेडिकल शामिल हैं, और एल्काइल कट्टरपंथी जितना बड़ा और अधिक होगा, उतना ही अधिक होगा +1.

हाइड्रोजन परमाणु का प्रेरक प्रभाव शून्य माना जाता है।

स्थानापन्न का प्रेरक प्रभाव पदार्थों के गुणों को प्रभावित करता है और उन्हें भविष्यवाणी करना संभव बनाता है। उदाहरण के लिए, एसिटिक, फॉर्मिक और क्लोरोएसेटिक एसिड के अम्लीय गुणों की तुलना करना आवश्यक है।

क्लोरोएसेटिक एसिड अणु में, क्लोरीन परमाणु की उच्च इलेक्ट्रोनगेटिविटी के कारण एक नकारात्मक प्रेरक प्रभाव होता है। क्लोरीन परमाणु की उपस्थिति से ए-बॉन्ड सिस्टम के साथ इलेक्ट्रॉन जोड़े का विस्थापन होता है और, परिणामस्वरूप, हाइड्रॉक्सिल समूह के ऑक्सीजन परमाणु पर एक सकारात्मक चार्ज (5+) बनाया जाता है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि ऑक्सीजन हाइड्रोजन परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी को अधिक मजबूती से आकर्षित करता है, जबकि बंधन और भी अधिक ध्रुवीय हो जाता है और विघटित करने की क्षमता, यानी अम्लीय गुण, बढ़ाया जाता है।

एसिटिक एसिड अणु में, मिथाइल रेडिकल (सीएच 3 -), जिसका सकारात्मक प्रेरक प्रभाव होता है, हाइड्रॉक्सिल समूह के ऑक्सीजन पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को इंजेक्ट करता है और इस पर आंशिक नकारात्मक चार्ज बनाता है (5-)। इस मामले में, इलेक्ट्रॉन घनत्व के साथ संतृप्त ऑक्सीजन इतनी दृढ़ता से हाइड्रोजन परमाणु से इलेक्ट्रॉन जोड़े को आकर्षित नहीं करता है, ओ-एच बांड की ध्रुवीयता कम हो जाती है और इसलिए एसिटिक एसिड एक प्रोटॉन (अलग हो जाता है) जो कि फॉस्फेट एसिड से भी बदतर होता है, जिसमें एक क्षारीय कट्टरपंथी के बजाय हाइड्रोजन परमाणु होता है। जिसका प्रेरक प्रभाव शून्य है। इस प्रकार, तीन एसिड में, एसिटिक एसिड सबसे कमजोर है, और क्लोरोएसेटिक एसिड सबसे मजबूत है।

मेसोमेरिक प्रभाव

मेसोमेरिक प्रभाव इलेक्ट्रॉन घनत्व में एक बदलाव है जो प्रतिस्थापन के प्रभाव के तहत एन-बॉन्ड की भागीदारी के साथ किया जाता है।

मेसोमेरिक प्रभाव को संयुग्मन प्रभाव भी कहा जाता है और एम। एल-इलेक्ट्रॉनों के अक्षर द्वारा निरूपित किया जाता है जिसमें दोहरे या ट्रिपल बांड की उच्च गतिशीलता होती है, क्योंकि वे ओ-बांड के इलेक्ट्रॉनों की तुलना में परमाणुओं के नाभिक से दूर स्थित होते हैं, और इसलिए कम आकर्षण का अनुभव करते हैं। इस संबंध में, कई बांडों से एक ओ-बॉन्ड की दूरी पर स्थित परमाणु और परमाणु समूह अपने दिशा में एन-इलेक्ट्रॉनों को विस्थापित कर सकते हैं (यदि इन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन-निकासी गुण हैं) या खुद से दूर (यदि उनके पास इलेक्ट्रॉन-दान गुण हैं)।

इस प्रकार, मेसोमेरिक प्रभाव होने के लिए कई शर्तें पूरी होनी चाहिए। पहली और सबसे महत्वपूर्ण स्थिति: कई बंधन को कक्षीय से एक-एक बंधन में स्थित होना चाहिए, जिसके साथ वह बातचीत करेगा (संयुग्मन में प्रवेश करेगा) (छवि 32)।

मेसोमेरिक प्रभाव की उपस्थिति के लिए दूसरी महत्वपूर्ण स्थिति इंटरैक्टिस ऑर्बिटल्स की समानता है। पिछले आंकड़े में, सभी पी-ऑर्बिटल्स एक-दूसरे के समानांतर हैं, इसलिए उनके बीच संयुग्मन होता है। चित्रा में, कक्षा एक दूसरे के समानांतर नहीं हैं,

चित्र: 32. एन-बॉन्ड और पी-ऑर्बिटल के बीच संबंध, इसलिए, उनके बीच, या तो कोई बातचीत नहीं है या यह काफी कमजोर है।

और अंत में, तीसरी महत्वपूर्ण स्थिति इंटरेक्टिंग ऑर्बिटल्स का आकार है (दूसरे शब्दों में, संयुग्म में प्रवेश करने वाले परमाणुओं की त्रिज्या समान या एक दूसरे के करीब होनी चाहिए)। यदि इंटरैक्शन ऑर्बिटल्स आकार में बहुत भिन्न हैं, तो कोई पूर्ण ओवरलैप नहीं है, और इसलिए कोई इंटरैक्शन नहीं है।

अंतिम दो स्थितियां वैकल्पिक हैं, लेकिन बड़े मेसोमेरिक प्रभाव की उपस्थिति के लिए अत्यधिक वांछनीय हैं। याद रखें कि परमाणुओं की त्रिज्या की तुलना D.I.Mendeleev की तालिका का उपयोग करके की जा सकती है: उसी अवधि में स्थित परमाणुओं में घनिष्ठ परमाणु त्रिज्या होती है, जबकि विभिन्न अवधियों में एक दूसरे से बहुत भिन्न होते हैं। इसलिए, कक्षीय संलयन में किस परमाणु की परिक्रमा होती है, यह जानने के बाद, व्यक्ति मेसोमेरिक प्रभाव की ताकत निर्धारित कर सकता है और सामान्य रूप से, अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण का अनुमान लगाता है (तालिका 34)।

इलेक्ट्रॉन दान करने वाले पदार्थ एक सकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव (+ M) प्रदर्शित करते हैं। इन प्रतिस्थापनों में एक अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म (-NH 2, -OH) के साथ एक परमाणु होता है

और आदि।)। मेसोमेरिक प्रभाव का "+" या "-" चिह्न इस आशय के प्रतिस्थापन पर दिखने वाले आवेश द्वारा निर्धारित होता है। उदाहरण के लिए, तालिका 34 में दिखाई गई योजना में, प्रतिस्थापन समूह हैं: -OH, - NH 2, - NO 2, - COOH। मेसोमेरिक प्रभाव के परिणामस्वरूप, इन समूहों पर एक आंशिक धनात्मक (8+) या ऋणात्मक (8-) आवेश दिखाई देता है। यह एम-प्रभाव के मामले में प्रतिस्थापन से नकारात्मक आरोप लगाए गए इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन या एम-प्रभाव के मामले में प्रतिस्थापन के कारण है। रेखीय रूप से, इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन को घुमावदार तीरों द्वारा इंगित किया जाता है। तीर की शुरुआत इंगित करती है कि मेसोमेरिक प्रभाव के तहत कौन से इलेक्ट्रॉनों को विस्थापित किया गया है, और तीर का अंत इंगित करता है कि परमाणुओं में से कौन सा या कौन सा बंधन है। इलेक्ट्रॉन-दान समूहों पर एक आंशिक सकारात्मक चार्ज (+ M) दिखाई देता है। उदाहरण के लिए, समूहों पर -OH और -NH 2 विनाइल अल्कोहल और एनिलिन में:

इलेक्ट्रॉन-स्वीकर्ता उप-संयोजक उनकी संरचना में कई बहुत विद्युत-अपघट्य परमाणु होते हैं जिनमें मुक्त इलेक्ट्रॉन जोड़े नहीं होते हैं (-N0 2, -S0 3 H, - COOH, आदि) और इसलिए वे इलेक्ट्रॉनों को स्वयं की ओर स्थानांतरित करते हैं और आंशिक नकारात्मक चार्ज प्राप्त करते हैं और एक नकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव प्रदर्शित करते हैं ( -म)। हम इसे प्रोपेनोइक एसिड और नाइट्रोबेंजीन में देखते हैं:

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कई बांड मेसोमेरिक प्रभाव में भाग लेते हैं, लेकिन यह बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है कि वे कुछ प्रतिस्थापन के साथ बातचीत करें। एकाधिक, सबसे अधिक बार डबल, बांड एक दूसरे के साथ संयुग्मित हो सकते हैं। इस इंटरैक्शन का सबसे सरल उदाहरण बेंजीन (C 6 H 6) है। इसके अणु में, एकल-बंध के साथ तीन डबल बॉन्ड वैकल्पिक होते हैं। इसके अलावा, सभी छह कार्बन परमाणु 2-हाइब्रिडिज़ेशन के युग में हैं और गैर-हाइब्रिड पी-ऑर्बिटल्स एक दूसरे के समानांतर हैं। इस प्रकार, गैर-संकर पी-ऑर्बिटल्स एक दूसरे के बगल में स्थित हैं और पारस्परिक रूप से समानांतर हैं, सभी स्थितियों को उनके ओवरलैप के लिए बनाया गया है। पूर्णता के लिए, हमें याद रखें कि कैसे n- बॉन्ड (चित्र 33) के गठन के दौरान एथिलीन अणु में पी-ऑर्बिटल्स ओवरलैप करते हैं।

व्यक्तिगत पी-ऑर्बिटल्स की बातचीत के परिणामस्वरूप, वे ओवरलैप करते हैं और गठन के साथ विलय करते हैं

चित्र: 33. एकल टीसी-इलेक्ट्रॉन क्लाउड के समानांतर पी-ऑर्बिटल्स के बीच संयुग्मन (मेसोमेरिक प्रभाव)। एकल आणविक कक्षीय के गठन के साथ ऑर्बिटल्स का ऐसा संलयन मेसोमेरिक प्रभाव है।

1,3-ब्यूटाडीन अणु में एक समान तस्वीर देखी जाती है, जिसमें दो एन-बॉन्ड एक साथ मिलकर एक एन-इलेक्ट्रॉन क्लाउड (छवि 34) बनाते हैं।

एकल इलेक्ट्रॉन बादल (मेसोमेरिक प्रभाव) का निर्माण एक ऊर्जावान रूप से बहुत अनुकूल प्रक्रिया है। जैसा कि आप जानते हैं, सभी अणु सबसे कम ऊर्जा के लिए होते हैं, जो ऐसे अणुओं को बहुत स्थिर बनाता है। जब एक एकल आणविक बादल का निर्माण होता है, तो सभी n- इलेक्ट्रॉन एक समान कक्षीय (butadiene-1,3 अणु में चार कक्ष होते हैं) , जो उनके आंदोलन की गति को बहुत धीमा कर देता है। इस प्रकार, एक एकल आणविक कक्षीय में सभी इलेक्ट्रॉनों की गति की गति कम हो जाती है, जिससे गतिज में कमी होती है, और सामान्य तौर पर, अणु की कुल ऊर्जा।

चित्र: 34।

जिन मामलों में परमाणु युक्त होते हैं डबल बॉन्ड सबस्टेशनों के साथ जुड़ा हुआ है, डबल बॉन्ड के पी-ऑर्बिटल्स एकल आणविक कक्षीय बनाने के लिए सबस्टेशन के समानांतर पी-ऑर्बिटल्स के साथ विलय करते हैं। हम इसे नाइट्रोबेंजीन के उदाहरण में देखते हैं।

मेसोमेरिक और आगमनात्मक प्रभाव आमतौर पर एक ही अणु में एक साथ मौजूद होते हैं। कभी-कभी वे जोखिम की दिशा में मेल खाते हैं, उदाहरण के लिए, नाइट्रोबेंजीन में:

कुछ मामलों में, ये प्रभाव अलग-अलग दिशाओं में कार्य करते हैं, और फिर अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व को मजबूत प्रभाव को ध्यान में रखते हुए वितरित किया जाता है। कुछ अपवादों के साथ, मेसोमेरिक प्रभाव आगमनात्मक से अधिक है:

इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव कार्बनिक पदार्थों के अणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण का अनुमान लगाना और इन यौगिकों के गुणों की भविष्यवाणी करना संभव बनाते हैं।

सवाल और परिणाम

• 1. आगमनात्मक या आगमनात्मक प्रभाव क्या है?
• 2. किस सब्स्टीट्यूशन का सकारात्मक और नकारात्मक प्रभाव है: - COOH, -OH, - 0 ", -CH 3, -C \u003d N, -N0 2, -Cl, -NH 2? एक प्रेरक प्रभाव का संकेत कैसे निर्धारित किया जाता है?
• 3. किस पदार्थ में एक बड़ा द्विध्रुवीय पल होता है: ए) चाओ-सीएचपी-सी 1 या चाओ-सीएच 9-बीजी; b) CH 3 -CH? -C1 या CH 3 -CH 2 -CH 2 -C1?
• 4. किस पदार्थ में उच्च अम्लीय गुण होते हैं: CH 3 -COOH या F-CH 2 -COOH? उत्तर बताइए।
• 5. अम्लीय गुणों के बढ़ते क्रम में पदार्थों को व्यवस्थित करें: C1 2 CH - COOH, C1-CH 2 -COOH,

सी 1 3 सी - सीओओएच, सीएच 3--ओओएच। स्पष्टीकरण दें।

• 6. मेसोमेरिक प्रभाव क्या है? मेसोमेरिक प्रभाव का संकेत कैसे निर्धारित किया जाता है?
• 7. समूहों में से किसका धनात्मक (+ M) और ऋणात्मक (-M) मेसोमेरिक प्रभाव पड़ता है? —स ० ३ एच, -एन ० २, —चो, -ओओएच, -एनएच २, -एन (सीएच ३) २, —ओएच, -ओ-ची ३।
• 8. मेसोमेरिक प्रभाव किस यौगिक में अधिक है: C 6 H 5 -OH और C 6 H 5 -SH? यह सबस्टिट्यूट में परमाणु की त्रिज्या से कैसे संबंधित है? मेसोमेरिक प्रभाव का संकेत क्या है?

• 9. किस यौगिक में अमीनो समूह सुगंधित वलय के साथ संयुग्मित होता है: C 6 H 5 -CH 2 -NH 2 और C 6 H 5 -NH 2?
• 10. फिनोल अणु में आगमनात्मक और मेसोमेरिक प्रभाव के संकेतों को निर्धारित करें (सी 6 एच 5-एचओ)। तीरों के साथ इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन की दिशा को इंगित करें।

• 1. किस पदार्थ के सकारात्मक प्रभाव का सकारात्मक प्रभाव पड़ता है:
  • a) -CHO; ग) सीएच 3 -सीएच 2 -
  • बी) -COOH; d) -N0 2
• 2. प्रतिस्थापन में से किसका नकारात्मक प्रेरक प्रभाव है:
  • ए) सीएच 3 -; ग) -S0 3 एच;
  • b) CH 3 -CH 2 -; d) -नहीं।
• 3. किस पदार्थ में सबसे अधिक द्विध्रुवीय क्षण होता है:
  • ए) सीएच 3 -सी 1; c) (CH 3) 3 C-C1;
  • b) CH 3 -CH 2 -CH 2 -C1; d) CH 3 -CH 2 -C1।
• 4. किस समूह का सकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव है:
  • a) -N0 2; ग) -हो;
  • b) -C \u003d N d) -COOH।
• 5. किस यौगिक में एक मेसोमेरिक प्रभाव होता है:
  • a) C Fi H.-CH? राष्ट्रीय राजमार्ग? ; ग) CH 3 -CH? -C1;
  • बी) सी 6 एच 5-एचओ; d) (CH 3) 3 C-C1।

वीडियो ट्यूटोरियल 1: प्रेरक प्रभाव। आणविक संरचना। और्गॆनिक रसायन

वीडियो ट्यूटोरियल 2: मेसोमेरिक प्रभाव (संयुग्मन प्रभाव)। भाग 1

वीडियो ट्यूटोरियल 3: मेसोमेरिक प्रभाव (संयुग्मन प्रभाव)। भाग 2

भाषण: कार्बनिक यौगिकों की संरचना का सिद्धांत: समरूपता और समरूपता (संरचनात्मक और स्थानिक)। अणुओं में परमाणुओं का पारस्परिक प्रभाव

और्गॆनिक रसायन

और्गॆनिक रसायन - रसायन का एक खंड जो कार्बन यौगिकों, साथ ही साथ उनकी संरचना, गुणों, परस्पर संबंध का अध्ययन करता है।

कार्बनिक पदार्थों में कार्बन ऑक्साइड, कार्बोनिक एसिड, कार्बोनेट, हाइड्रोकार्बन शामिल हैं। फिलहाल, लगभग 30 मिलियन कार्बनिक पदार्थ ज्ञात हैं और यह संख्या लगातार बढ़ रही है। बड़ी संख्या में कनेक्शन जुड़े हुए हैं विशिष्ट गुण कार्बन। सबसे पहले, किसी दिए गए तत्व के परमाणु एक-दूसरे को मनमानी लंबाई की जंजीरों से जोड़ने में सक्षम हैं। यह संबंध न केवल अनुक्रमिक हो सकता है, बल्कि शाखित, चक्रीय भी हो सकता है। कार्बन परमाणुओं के बीच अलग-अलग बंधन उत्पन्न होते हैं: सिंगल, डबल और ट्रिपल। दूसरे, कार्बनिक यौगिकों में कार्बन की वैधता IV है। इसका मतलब है कि सभी कार्बनिक यौगिकों में, कार्बन परमाणु एक उत्तेजित अवस्था में हैं, जिसमें 4 अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन सक्रिय रूप से अपनी जोड़ी की तलाश में हैं। इसलिए, कार्बन परमाणुओं में अन्य तत्वों के परमाणुओं के साथ 4 बांड बनाने की क्षमता है। इन तत्वों में शामिल हैं: हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, सल्फर, हैलोजन। इनमें से, कार्बन सबसे अधिक हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के साथ जुड़ा हुआ है।

कार्बनिक यौगिकों की संरचना का सिद्धांत

रूसी वैज्ञानिक A.M.Butlerov ने कार्बनिक यौगिकों की संरचना का एक सिद्धांत विकसित किया, जो आधार बन गया और्गॆनिक रसायन और वर्तमान समय में प्रासंगिक है।

इस सिद्धांत के मुख्य प्रावधान:

कार्बनिक पदार्थों के अणुओं के परमाणुओं को एक-दूसरे के साथ उनके क्रम के अनुरूप क्रम में जोड़ा जाता है। चूंकि कार्बन परमाणु टेट्रावैलेंट है, इसलिए यह विभिन्न रासायनिक संरचनाओं की श्रृंखला बनाता है।

कार्बनिक पदार्थों के अणुओं के परमाणुओं में शामिल होने का क्रम उनके भौतिक और रासायनिक गुणों की प्रकृति को निर्धारित करता है।

परमाणुओं में शामिल होने के अनुक्रम को बदलने से पदार्थ के गुणों में बदलाव होता है।

कार्बनिक पदार्थों के अणुओं के परमाणु एक दूसरे को प्रभावित करते हैं, जो उनके रासायनिक व्यवहार में परिवर्तन को प्रभावित करता है।

इस प्रकार, कार्बनिक पदार्थ के एक अणु की संरचना को जानना, कोई इसके गुणों की भविष्यवाणी कर सकता है, और इसके विपरीत, किसी पदार्थ के गुणों का ज्ञान इसकी संरचना को स्थापित करने में मदद करेगा।

होमोलॉजी और आइसोमरिज्म

बटलरोव के सिद्धांत के दूसरे प्रस्ताव से, यह हमारे लिए स्पष्ट हो गया कि कार्बनिक पदार्थ के गुण न केवल अणुओं की संरचना पर निर्भर करते हैं, बल्कि उनके अणुओं के परमाणुओं के क्रम में भी शामिल होते हैं। इसलिए, कार्बनिक पदार्थों के बीच होमोलॉग और आइसोमर्स व्यापक हैं।

homologues ऐसे पदार्थ हैं जो संरचना में समान हैं और रासायनिक गुण, लेकिन रचना में अलग।

आइसोमरों - ये मात्रात्मक और गुणात्मक रचना में समान हैं, लेकिन संरचना और रासायनिक गुणों में भिन्न हैं।

Homologues एक या अधिक CH 2 समूहों द्वारा संरचना में भिन्न होते हैं, और इस अंतर को समरूप कहा जाता है। अल्केन्स, एल्केनीज़, एल्केनीज़, एरेन्स की घरेलू श्रृंखला है। हम उनके बारे में बाद के पाठों में बात करेंगे।

समरूपता के प्रकारों पर विचार करें:

1. संरचनात्मक समरूपता

1.1. कार्बन कंकाल समरूपता:

1.2। स्थिति समरूपता:

1.2.1. एकाधिक बंधन समरूपता

1.2.2. सबस्टेशनों की आइसोमेरिज़्म

1.2.3. कार्यात्मक समूहों का समरूपतावाद

1.3। इंटरक्लास आइसोमरिज़्म:

2. स्थानिक समरूपता

यह एक रासायनिक घटना है जिसमें विभिन्न पदार्थों, परमाणुओं के एक-दूसरे के लगाव के समान क्रम वाले, अंतरिक्ष में परमाणुओं के एक निश्चित-अलग स्थिति या समूहों में भिन्न होते हैं। इस प्रकार का आइसोमेरिज़्म ज्यामितीय और ऑप्टिकल है।

2.1। ज्यामितीय समरूपता। यदि किसी के अणु में रासायनिक यौगिक एक डबल सी \u003d सी बांड या एक चक्र है, फिर इन मामलों में ज्यामितीय या सीआईएस - ट्रांस - आइसोमेरिज़म संभव है।

मामले में जब विमान के एक ही स्थान पर एक ही स्थानापन्न होता है, तो हम कह सकते हैं कि यह सीस आइसोमर है। जब मिक्सर विपरीत पक्षों पर स्थित होते हैं, तो यह ट्रांस आइसोमर होता है। इस प्रकार का आइसोमेरिज्म उस स्थिति में असंभव है जब दोहरे बंधन में कम से कम एक कार्बन परमाणु में दो समान पदार्थ होते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोप के लिए सीस-ट्रांस आइसोमेरिज्म संभव नहीं है।

2.2। ऑप्टिकल आइसोमरिज़्म। आप जानते हैं कि चार परमाणुओं / समूहों के साथ एक कार्बन परमाणु को जोड़ना संभव है। उदाहरण के लिए:

ऐसे मामलों में, ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म बनता है, दो यौगिक एंटीपोड होते हैं, जैसे किसी व्यक्ति के बाएं और दाएं हाथ:

अणुओं में परमाणुओं का पारस्परिक प्रभाव

एक रासायनिक संरचना की अवधारणा, एक दूसरे से जुड़े परमाणुओं के अनुक्रम के रूप में, इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के आगमन के साथ पूरक थी। अणु के कुछ हिस्सों को दूसरों पर प्रभावित करने के दो संभावित तरीके हैं:

प्रेरक प्रभाव।

मेसोमेरिक प्रभाव।

प्रेरक प्रभाव (I)। एक उदाहरण 1-क्लोरोप्रोपेन अणु (सीएच 3 सीएच 2 सीएच 2 सीएल) है। कार्बन और क्लोरीन परमाणुओं के बीच का बंधन यहाँ ध्रुवीय है, क्योंकि उत्तरार्द्ध अधिक विद्युतीय है। कार्बन परमाणु से क्लोरीन परमाणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व के बदलाव के परिणामस्वरूप, कार्बन परमाणु पर एक आंशिक सकारात्मक चार्ज (form +) बनने लगता है, और क्लोरीन परमाणु पर आंशिक नकारात्मक चार्ज ()-)। इलेक्ट्रॉन घनत्व में बदलाव एक तीर द्वारा इंगित किया जाता है जो अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु की ओर इशारा करता है।

इलेक्ट्रॉन घनत्व की शिफ्ट के अलावा, इसकी शिफ्ट भी संभव है, लेकिन कुछ हद तक। शिफ्ट दूसरी कार्बन परमाणु से पहली, तीसरी से दूसरी में होती है। Σ-बांड की श्रृंखला के साथ इस तरह की घनत्व बदलाव को आगमनात्मक प्रभाव (I) कहा जाता है। यह प्रभावशाली समूह से दूर हो जाता है। और 3 के बाद σ-बांड व्यावहारिक रूप से प्रकट नहीं होते हैं। सबसे नकारात्मक आगमनात्मक प्रभाव (-I) में ऐसे प्रतिस्थापन होते हैं: –F, –Cl, –Br, –I, –OH, -2NH, –CN, –NO 2, -COH, -COOH। नकारात्मक क्योंकि वे कार्बन की तुलना में अधिक विद्युतीय हैं।

जब किसी परमाणु की इलेक्ट्रोनगेटिविटी कार्बन परमाणु की इलेक्ट्रोनगेटिविटी से कम होती है, तो इन सबस्टेशनों से कार्बन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व का स्थानांतरण शुरू होता है। इसका मतलब है कि मिक्सर में एक सकारात्मक आगमनात्मक प्रभाव (+ I) होता है। संतृप्त हाइड्रोकार्बन कणों को + आई-प्रभाव के साथ प्रतिस्थापन माना जाता है। इस स्थिति में, हाइड्रोकार्बन रेडिकल को लंबा करने के साथ + I-प्रभाव बढ़ता है: -CH 3, –C 2 H 5, –C 3 H 7, –C 4 H 9।

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि कार्बन परमाणु, जो अलग-अलग वैधता वाले राज्यों में हैं, में अलग-अलग विद्युतीयता है। कार्बन परमाणुओं, sp- संकरण की स्थिति में होने के नाते, sp2-संकरण की अवस्था में कार्बन परमाणुओं की तुलना में एक बड़ी विद्युतीयता होती है। इन परमाणुओं, बदले में, sp3- संकरित कार्बन परमाणुओं की तुलना में अधिक विद्युत प्रवाहित होते हैं।

मेसोमेरिक प्रभाव(म) , संयुग्मन प्रभाव पदार्थ का एक निश्चित प्रभाव है, जो संयुग्मित bonds- बंधों की प्रणाली के माध्यम से प्रेषित होता है। इस प्रभाव का संकेत उसी सिद्धांत के अनुसार निर्धारित किया जाता है जो प्रेरक प्रभाव के संकेत के रूप में होता है। मामले में जब संयुग्मित प्रणाली में प्रतिस्थापन घनत्व इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाने के लिए शुरू होता है, इसमें एक सकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव (+ एम) होगा। वह एक इलेक्ट्रॉन दाता भी होगा। केवल दोहरे कार्बन-कार्बन बांड, प्रतिस्थापन, एक सकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव हो सकते हैं। बदले में, उन्हें एक अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म होना चाहिए: -NH 2, -OH, हैलोजेन। एक नकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव (-एम) को प्रतिस्थापन के पास रखा जाता है जो संयुग्मित प्रणाली से इलेक्ट्रॉन घनत्व को खींचने में सक्षम होते हैं। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि सिस्टम में इलेक्ट्रॉन घनत्व कम हो जाएगा। निम्नलिखित समूहों में एक नकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव होता है: -NO 2, -COOH, -ओएस 3 एच, -ओसीएच,\u003e \u003d 1 एच।

जब इलेक्ट्रॉन घनत्व को पुनर्वितरित किया जाता है, साथ ही साथ मेसोमेरिक और आगमनात्मक प्रभावों की घटना के कारण, परमाणुओं पर सकारात्मक या नकारात्मक आरोप बनते हैं। यह गठन पदार्थ के रासायनिक गुणों में परिलक्षित होता है। आलेखीय रूप से, मेसोमेरिक प्रभाव को अक्सर एक घुमावदार तीर के रूप में दर्शाया जाता है। यह तीर इलेक्ट्रॉन घनत्व के केंद्र में उत्पन्न होता है। उसी समय, यह समाप्त हो जाता है जहां इलेक्ट्रॉन घनत्व को स्थानांतरित कर दिया जाता है।

उदाहरण: एक विनाइल क्लोराइड अणु में, जब एक क्लोरीन परमाणु का अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म कार्बन परमाणुओं के बीच π- बंध के इलेक्ट्रॉनों के साथ संयुग्मित होता है, तो मेसोमेरिक प्रभाव बनता है। इस संयुग्मन के परिणामस्वरूप, क्लोरीन परमाणु पर एक आंशिक सकारात्मक चार्ज बनता है।

इलेक्ट्रॉन जोड़े की कार्रवाई के परिणामस्वरूप गतिशीलता के साथ The-इलेक्ट्रॉन बादल चरम कार्बन परमाणु की ओर शिफ्ट होने लगता है।

यदि किसी अणु में बारी-बारी से एकल और दोहरे बंधन होते हैं, तो अणु में संयुग्मित π-इलेक्ट्रॉन प्रणाली होती है।

इस अणु में मेसोमेरिक प्रभाव को देखा नहीं जाता है।

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, परमाणुओं के आपसी प्रभाव की प्रकृति और तंत्र अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण और सहसंयोजक बंधों के ध्रुवीकरण की प्रकृति से निर्धारित होता है।

कार्बनिक यौगिकों में इलेक्ट्रॉनिक मिश्रण को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: आगमनात्मक प्रभाव - बंधन और मेसोमेरिक प्रभाव की श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉन घनत्व का मिश्रण - π-बांड की प्रणाली के साथ विस्थापन।

प्रेरक प्रभाव। रासायनिक बांडों के प्रकारों को ध्यान में रखते हुए, हमने नोट किया कि एक ही इलेक्ट्रोनगेटिविटी वाले परमाणुओं के बीच, बांड इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी समान रूप से दोनों बांड प्रतिभागियों (सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय बंधन) से संबंधित है। उदाहरण के लिए, मीथेन और ब्यूटेन अणुओं में बंध गैर-ध्रुवीय होते हैं, उनमें इलेक्ट्रॉन घनत्व सममित रूप से वितरित किया जाता है और अणु में कोई द्विध्रुवीय क्षण नहीं होता है। अगर ब्यूटेन अणु में एक हाइड्रोजन परमाणु को हलोजन - क्लोरीन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो सहसंयोजक С-Сl बंधन का इलेक्ट्रॉन घनत्व एक अधिक विद्युतीय क्लोरीन परमाणु (सहसंयोजक ध्रुवीय बंधन) में मिश्रित होगा:

ए-बॉन्ड के इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी कार्बन और क्लोरीन दोनों से संबंधित है, लेकिन कुछ हद तक क्लोरीन के साथ मिलाया जाता है, इसलिए क्लोरीन आंशिक रूप से नकारात्मक चार्ज (of -) प्राप्त करता है, और С - Сl बंधन के कार्बन परमाणु आंशिक रूप से सकारात्मक चार्ज (δ +) में एक बराबर है।

सी 1 पर इलेक्ट्रॉन घनत्व में कमी इस तथ्य की ओर ले जाती है कि उत्तरार्द्ध, स्वीकर्ता गुणों को प्रदर्शित करता है, पड़ोसी कार्बन परमाणु से एस-बांड इलेक्ट्रॉनों को विस्थापित करता है। सी 2 सी -1 बांड का एक ध्रुवीकरण है और सी 2 पर एक आंशिक सकारात्मक चार्ज भी उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप सी 2 सी -3 बांड का ध्रुवीकरण होता है और सी 3 पर आंशिक सकारात्मक चार्ज की उपस्थिति होती है, आदि इस मामले में, एक आंशिक सकारात्मक चार्ज। कार्बन परमाणुओं की श्रृंखला में С 1 से С तक घट जाती है: δ +\u003e chain '+\u003e chain' '+\u003e chain' '' +

एक कार्बन-हलोजन बंधन का ध्रुवीकरण एक पूरे के रूप में अणु के ध्रुवीकरण का कारण बनता है और, परिणामस्वरूप, एक द्विध्रुवीय पल की उपस्थिति।

इंडक्टिव (आगमनात्मक) प्रभाव - bonds-बंधों की श्रृंखला के साथ पदार्थ के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव का स्थानांतरण, जो परमाणुओं के विभिन्न विद्युत-सक्रियता के कारण उत्पन्न होता है।

आगमनात्मक प्रभाव को पत्र द्वारा इंगित किया जाता है मैं, और इलेक्ट्रॉन घनत्व मिश्रण को एक साधारण,-बॉन्ड के साथ एक तीर का उपयोग करके दर्शाया गया है, जिसकी नोक विस्थापन की दिशा को इंगित करती है।

प्रतिस्थापन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव की दिशा में, एक सकारात्मक + मैं और नकारात्मक -मैं प्रेरक प्रभाव।

एक नकारात्मक प्रेरक प्रभाव ओ-बांड के इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने वाले प्रतिस्थापनों द्वारा प्रकट होता है, उदाहरण के लिए: -NO 3 –CCON, -COOH, -Hal, -OH,

नकारात्मक प्रेरक प्रभाव, एक नियम के रूप में, परमाणुओं की बढ़ती इलेक्ट्रोनगेटिविटी के साथ बढ़ता है। यह एक ट्रिपल बॉन्ड के साथ एक स्थानापन्न के लिए अधिक स्पष्ट है, क्योंकि इसमें अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव स्प-हाइब्रिडित कार्बन परमाणु होता है। बदले में, कार्बन परमाणु 3 के भीतर-हाइब्रिडिज़ेशन, घटिया इलेक्ट्रोएगेटिव होने के कारण, सब्स्टीट्यूट की संरचना में + प्रदर्शित करता है मैं 2-sp और संकरण में कार्बन परमाणुओं के संबंध में:

एक सकारात्मक प्रेरक प्रभाव उन प्रतिस्थापनों द्वारा प्रकट होता है जो ive-बंध के इलेक्ट्रॉनों को पीछे हटाते हैं, अक्सर ये अल्किल समूह (Alk) होते हैं। क्षारीय पदार्थ के इलेक्ट्रॉन-दान गुण हाइड्रोकार्बन श्रृंखला की लंबाई (-C 4 H 9\u003e -CH 3) के साथ बढ़ जाते हैं और श्रृंखला में प्राथमिक से तृतीयक मूलक ((CH 3) 3 C–\u003e (CH 3) 2 CH–\u003e CH 3 तक बढ़ जाते हैं सीएच 2 -\u003e सीएच 3 -)। उत्तरार्द्ध को इस तथ्य से समझाया जाता है कि सर्किट के साथ आगमनात्मक प्रभाव को देखा जाता है।

उपरोक्त संक्षेप में, आइए संक्षेप में प्रेरक प्रभाव के मुख्य गुणों पर ध्यान दें;

1. प्रेरक प्रभाव केवल परमाणुओं की उपस्थिति में अणु में विभिन्न इलेक्ट्रोनगेटिविटी के साथ प्रकट होता है।

2. प्रेरक प्रभाव केवल एक दिशा में ओ-बांड के माध्यम से फैलता है।

3. आगमनात्मक प्रभाव सर्किट के साथ जल्दी से तय होता है। इसकी अधिकतम क्रिया चार σ-बंध है।

4. आगमनात्मक विस्थापन एक द्विध्रुवीय क्षण की उपस्थिति से निर्धारित होता है: μ। 0।

मेसोमेरिक प्रभाव (संयुग्मन प्रभाव)। Bonds-बांड की प्रणाली के साथ प्रतिस्थापन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव के हस्तांतरण पर विचार करने से पहले, हम संयुग्मित प्रणाली और संयुग्मन की अवधारणाओं को परिभाषित करते हैं।

एक संयुग्म प्रणाली एक प्रणाली है जिसमें सरल और कई बांडों का एक विकल्प होता है, या एक खाली पी-ऑर्बिटल या पी-इलेक्ट्रॉनों की एक अनसरी जोड़ी के साथ परमाणु की निकटता होती है। युग्मित सिस्टम एक खुले और बंद सर्किट के साथ उपलब्ध हैं:

संयुग्मित बांडों की दी गई प्रत्येक श्रृंखला को एक संयुग्मन श्रृंखला भी कहा जाता है (लैटिन से - अतिव्यापी, सुपरपोजिशन)। उनमें संयुग्मन होता है - सममिति (कोपालनार) के समानांतर अक्ष वाले p- और पी-ऑर्बिटल्स का एक अतिरिक्त ओवरलैप। संयुग्मन के कारण, electron- इलेक्ट्रॉन घनत्व का एक पुनर्वितरण (डेलोकलाइजेशन) और एकल-इलेक्ट्रॉन प्रणाली का गठन होता है।

कई प्रकार के संयुग्मन अतिव्यापी ऑर्बिटल्स के प्रकार से भिन्न होते हैं: ation, conj- संयुग्मन (दो apping-ऑर्बिटल्स का अतिव्यापी), पी, π-संयुग्मन (पी और π-ऑर्बिटल्स का अतिव्यापी):

चित्र: 2.9। 1,3-ब्यूटाडीन, विनाइल क्लोराइड और एलिल केशन के संयुग्मित सिस्टम

संयुग्मन एक ऊर्जावान रूप से लाभकारी प्रक्रिया है जो ऊर्जा की रिहाई के साथ होती है। युग्मित प्रणालियों में वृद्धि हुई थर्मोडायनामिक स्थिरता की विशेषता है।

संयुग्मन और संयुग्मित प्रणालियों की परिभाषा को देखते हुए, आइए उन इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों पर विचार करें जो विभिन्न प्रणालियों में विभिन्न प्रकार के प्रतिस्थापनों को पेश किए जाने पर देखे जाते हैं।

संयुग्मन प्रभाव या मेसोमेरिक प्रभाव (एम) - it-बॉन्ड की संयुग्मित प्रणाली के साथ एक सबस्टेशन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव को स्थानांतरित करने की प्रक्रिया। संयुग्मित प्रणालियों में इलेक्ट्रॉन घनत्व का मिश्रण केवल तभी संभव है जब इलेक्ट्रॉन-दाता या इलेक्ट्रॉन-स्वीकर्ता सब-सिस्टम में शामिल हो।

उदाहरण के लिए, एक बेंजीन अणु में संयुग्मन होता है, लेकिन कोई प्रतिस्थापन नहीं होता है, इसलिए मेसोमेरिक प्रभाव नहीं होता है। फिनोल अणु में हाइड्रॉक्सी समूह संयुग्मित प्रणाली में शामिल है और एक मेसोमेरिक प्रभाव प्रदर्शित करता है, जबकि बेंज़िल अल्कोहल अणु में -OH समूह संयुग्मित प्रणाली से दो bonds-बॉन्ड द्वारा अलग किया जाता है और एक मेसोमेरिक प्रभाव प्रदर्शित नहीं करता है।

मेसोमेरिक प्रभाव को एम अक्षर से दर्शाया जाता है, और संयुग्मित प्रणाली में इलेक्ट्रॉन घनत्व की शिफ्ट को एक वक्र तीर द्वारा दर्शाया जाता है। पदार्थ के निर्देशन की क्रिया के अनुसार, मेसोमेरिक प्रभाव को सकारात्मक (+ M) और ऋणात्मक (-M) में विभाजित किया जाता है।

एक सकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव पदार्थ (इलेक्ट्रॉन-दान परमाणुओं या परमाणु समूहों) द्वारा प्रकट होता है जो संयुग्मित प्रणाली को इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं, अर्थात्, इलेक्ट्रॉनों के जोड़े या नकारात्मक चार्ज होते हैं:

एक नकारात्मक चार्ज के साथ परमाणुओं के लिए अधिकतम + एम। इलेक्ट्रॉनों के अकेले जोड़े वाले पदार्थ अधिक होते हैं + एम, छोटी अवधि के भीतर इलेक्ट्रॉनों के एकल जोड़े वाले परमाणुओं की वैद्युतीयऋणात्मकता है।

पदार्थ जो संयुग्मित प्रणाली के इलेक्ट्रॉन घनत्व को स्वयं में स्थानांतरित करते हैं, एक नकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव प्रदर्शित करते हैं:

अधिकतम-एम को एक सकारात्मक चार्ज ले जाने वाले प्रतिस्थापन द्वारा दिखाया गया है। असंतृप्त समूहों में, एम-प्रभाव कई बांड परमाणुओं के इलेक्ट्रोनगेटिविटी में अंतर में वृद्धि के साथ बढ़ता है।

मेसोमेरिक प्रभाव की अभिव्यक्ति के कई उदाहरणों पर विचार करें:

मेसोमेरिक प्रभाव, आगमनात्मक प्रभाव की तुलना में, इलेक्ट्रॉन घनत्व की एक मजबूत बदलाव का कारण बनता है और व्यावहारिक रूप से नम नहीं होता है।

पदार्थ के प्रेरक और मेसोमेरिक प्रभावों का संयुक्त प्रकटन

एक स्थानापन्न के मेसोमेरिक और आगमनात्मक प्रभाव दिशा में मेल नहीं खा सकते हैं या हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक्रोलिन अणु में, एल्डिहाइड समूह प्रदर्शित करता है -मैं तथा -म, और फिनोल अणु में हाइड्रॉक्सिल समूह है -मैं, परंतु + एम-प्रभाव,

जैसा कि उपरोक्त उदाहरण से देखा जा सकता है, एक फिनोल अणु में, विपरीत इलेक्ट्रॉनिक मिश्रण इस तथ्य की ओर जाता है कि ये दोनों प्रभाव एक-दूसरे को "बुझाना" लगते हैं। और एक्रोलिन अणु में, आगमनात्मक और मेसोमेरिक प्रभाव एक दूसरे को सुदृढ़ करते हैं। सबस्टेशन का मेसोमेरिक प्रभाव आमतौर पर आगमनात्मक से अधिक होता है, क्योंकि π-बॉन्ड more-बॉन्ड की तुलना में अधिक आसानी से ध्रुवीकृत होते हैं।

मेसोमेरिक प्रभाव के कारण होने वाले ध्रुवीकरण में एक वैकल्पिक चरित्र होता है: सबस्टेशन के प्रभाव में, न केवल but-इलेक्ट्रॉन बादल, बल्कि σ-बांड बादल भी मिश्रण करेंगे। यह घटना एक खुले और बंद युग्मन सर्किट वाले सिस्टम में देखी गई है:

यद्यपि अमीनो समूह प्रदर्शन करता है -मैं-सुरक्षा, सुगंधित चक्र के सभी कार्बन परमाणुओं पर इलेक्ट्रॉन घनत्व में कमी का कारण बनता है, लेकिन इसके कारण + एम-एक नाइट्रोजन परमाणु के इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी का निर्माण, जो अधिक से अधिक है -मैं सामान्य तौर पर, बेंजीन रिंग के कार्बन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व में वृद्धि देखी जाती है, विशेष रूप से पदों में 2. 4. 6. वैकल्पिक ध्रुवीकरण होता है।

एक खुली संयुग्मित श्रृंखला के साथ अणुओं में, आंशिक शुल्क आमतौर पर इंगित किए जाते हैं, जो संयुग्मित प्रणाली के सिरों पर केंद्रित होते हैं:

Overconjugation प्रभाव (hyperconjugation)। Π, and- और p, conj- संयुग्मन के साथ-साथ एक विशेष प्रकार का संयुग्मन होता है - हाइपरकोन्जुएशन (ओवरकंजुएशन) या π, π-conjugation।

अधिक संयुग्मन प्रभाव - वह बातचीत जो तब होती है जब C - H बॉन्ड के ओ-ऑर्बिटल्स का इलेक्ट्रॉन क्लाउड, कई बॉन्ड के als-ऑर्बिटल्स के साथ ओवरलैप हो जाता है। इलेक्ट्रॉन बादलों का इस तरह का अतिव्यापीकरण σ, conj-संयुग्मन है, जो यौगिकों के स्निग्ध और सुगंधित श्रृंखला दोनों में मौजूद है। इलेक्ट्रॉनों के मिश्रण को एक घुमावदार तीर का उपयोग करके दर्शाया गया है। प्रोपेल के मिथाइल समूह के कोई भी of-बंध π, σ-conjugation में भाग ले सकते हैं।

चित्र: 2.10। In-orbitals of С - Н बांड के ओवरलैपिंग की योजना प्रोपेन अणु में कई बांड के the-कक्षीय के साथ

हाइपरकोनाजेशन के प्रभाव की भयावहता अधिक है, जितने अधिक हाइड्रोजन परमाणु होते हैं उतने ही असंतृप्त तंत्र में कार्बन होते हैं। सुपरकोजुगेशन की अवधारणा एल्डिहाइड, केटोन्स, एसिड और उनके डेरिवेटिव के अणुओं में α-हाइड्रोजन परमाणुओं की बढ़ी हुई प्रतिक्रिया और गतिशीलता को बताती है। कभी-कभी वैज्ञानिकों द्वारा खोजे जाने के बाद सुपरकंजूशन को नाथन-बेकर प्रभाव कहा जाता है।

संगठन के ISOMERIA। मॉलिक्यूल का स्थानिक संरचना

आइसोमेरिज्म शब्द (ग्रीक आइसोस से - एक ही, मेरोस - एक हिस्सा) पहली बार 1830 में पेश किया गया था, जब पदार्थों को ज्ञात हुआ कि एक ही गुणात्मक और मात्रात्मक रचना है, लेकिन विभिन्न भौतिक और रासायनिक गुण हैं।

आइसोमेरिज्म एक ऐसी घटना है जिसमें यौगिकों के अस्तित्व में एक ही आणविक सूत्र होता है, लेकिन एक अणु में परमाणुओं के बंधन या अंतरिक्ष में परमाणुओं की व्यवस्था के क्रम में भिन्न होता है, और परिणामस्वरूप भौतिक और रासायनिक गुणों में अंतर होता है।

ऐसे यौगिकों को आइसोमर्स कहा जाता है। आइसोमेरिज्म के दो मुख्य प्रकार हैं - स्ट्रक्चरल (स्ट्रक्चर आइसोमेरिज्म) और स्पेसियल (स्टीरियोइसोमेरिज्म)।

व्याख्यान २

2.1। जैव अकार्बनिक यौगिकों के अणुओं में परमाणुओं का पारस्परिक प्रभाव

2.1.1। प्रतिस्थापन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव। आगमनात्मक और मेसोमेरिक प्रभाव। दाता और स्वीकर्ता प्रतिस्थापन समूह।

2.1.2। जैव अकार्बनिक अणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व का वितरण।

2.2। कार्बनिक यौगिकों के एसिड-बेस गुण।

2.2.1। ब्रॉन्स्टेड-लोरी सिद्धांत। ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत के अनुसार "एसिड और बेस" की परिभाषाएं।

2.2.2। bioorganic यौगिक - अम्ल... एसिड साइट के प्रकार का प्रभाव और

अम्लीय गुणों को प्रतिस्थापित करता है।

2.2.3। जैव अकार्बनिक यौगिक - आधार। ... मुख्य केंद्र के प्रकार का प्रभाव और

प्रतिस्थापन मूल गुण हैं। गुण

२.३ "जैव-यौगिक यौगिकों के अम्ल-क्षार गुण" विषय का अध्ययन करने का चिकित्सीय और जैविक महत्व

विषय में महारत हासिल करने के लिए प्रारंभिक स्तर का ज्ञान

अवधि 2 तत्वों की कक्षाओं के कक्षा के संकरण और स्थानिक अभिविन्यास, रासायनिक बांडों के प्रकार, सहसंयोजक and- और π- बंध, ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय सहसंयोजक बंधों की विशेषताएं, एक अवधि और एक समूह, कार्यात्मक समूहों, संयुग्मित प्रणालियों में तत्वों की इलेक्ट्रोनगेटिविटी में परिवर्तन।

2.1। जैव अकार्बनिक यौगिकों के अणुओं में परमाणुओं का पारस्परिक प्रभाव।

प्रतिस्थापन के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव

धारा 2.1 के लिए मुख्य शब्द।

पर्याय दाता, स्वीकर्ता, वैद्युतीयऋणात्मकता, एक अकार्बनिक यौगिक के अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व का वितरण, आगमनात्मक प्रभाव, मेसोमेरिक

जैव अकार्बनिक यौगिकों में इलेक्ट्रॉन घनत्व में बदलाव, परमाणुओं के विभिन्न इलेक्ट्रोनगेटिविटी से जुड़ा होता है। इलेक्ट्रॉन घनत्व को हमेशा अधिक विद्युतीय परमाणु की ओर स्थानांतरित किया जाता है।

वैद्युतीयऋणात्मकता श्रृंखला:

F\u003e O\u003e N\u003e C1\u003e Br\u003e I ~ S\u003e C\u003e H

कार्यात्मक समूह जो इलेक्ट्रॉन घनत्व को अपनी दिशा में स्थानांतरित करते हैं, वे स्वीकर्ता होते हैं, और ऐसे समूह जो स्वयं से इलेक्ट्रॉन घनत्व को "ख़राब" करते हैं, वे दाता हैं।

इन घटनाओं को प्रदर्शित करने के लिए लिखें इलेक्ट्रॉन घनत्व वितरण आरेखइससे आपको दिशा समझने में मदद मिलेगी जैविक प्रतिक्रिया और समझाएं कि वे इस तरह क्यों आगे बढ़ते हैं, अन्यथा नहीं। इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण के आधार पर, कोई प्रतिक्रिया तंत्र और परिणामस्वरूप पदार्थों की संरचना के बारे में एक धारणा बना सकता है।

Shift-बंधों के साथ इलेक्ट्रॉन घनत्व की पारी को कहा जाता है प्रेरक प्रभाव परमाणु या कार्यात्मक समूह, स्वयं से इलेक्ट्रॉन घनत्व को "वर्तनी", सकारात्मक (+ I) प्रभाव दिखाते हैं, जबकि उनकी दिशा में स्थानांतरण, नकारात्मक (- I) प्रभाव।

आगमनात्मक प्रभाव को बांड के साथ एक तीर द्वारा इंगित किया जाता है, जिसे परमाणु से आंशिक सकारात्मक चार्ज (b +) के साथ परमाणु की ओर निर्देशित किया जाता है जिस पर एक अतिरिक्त नकारात्मक चार्ज होता है (आंशिक चार्ज b-)

आगमनात्मक प्रभाव समूह के संबंध में आसन्न 2-3 परमाणुओं तक फैलता है जिससे यह प्रभाव होता है, और समूह से दूरी के साथ घट जाती है।

एक ब्यूटेनिक एसिड अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व का वितरण।

सीएच 3 -\u003e सीएच 2 -\u003e सीएच 2 -\u003e सीएच 2 -\u003e सीओओएच

<------ तीर की दिशा में चार्ज बी + घट जाती है

संयुग्मित बांड की प्रणाली में इलेक्ट्रॉन घनत्व की पारी को कहा जाता है मेसोमेरिक प्रभाव (एम-प्रभाव)।मेसोमेरिक प्रभाव पूरे चक्रीय संयुग्मित प्रणाली को कवर करता है, संयुग्मित प्रणाली में चरम परमाणुओं पर आंशिक शुल्क उत्पन्न होता है, और बेंजीन रिंग में, इलेक्ट्रॉन घनत्व में परिवर्तन 2,4,6 स्थान पर होता है (प्रभाव को देखते हुए समूह के संबंध में) .

हैलोजेन, हाइड्रोक्सी - और अमीनो समूहों के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के जोड़े होते हैं, जिन्हें forming-बंधन की ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है, जिससे एक सामान्य संयुग्मित प्रणाली बन जाती है। वे + एम-प्रभाव प्रदर्शित करते हैं। कार्बोक्सिल, कार्बोनिल, नाइट्रो समूहों में -M- प्रभाव होता है, और वे अपनी दिशा में electron-इलेक्ट्रॉन घनत्व को स्थानांतरित करते हैं।

उदाहरण: प्रोपेनोइक (एक्रिलिक) एसिड

सीएच 2 \u003d\u003d सीएच- सी \u003d\u003d ओ

क्लोरविनाइल (क्लोरोएथीन)

सी 1-सीएच \u003d\u003d सीएच 2

यदि सुगंधित बेंजीन प्रणाली में एक विकल्प है - दाता , तब 2,4,6 डोनर समूहों में एक आंशिक (अतिरिक्त) शुल्क partial- है। हाइड्रोक्सी, अमीनो समूह, फ्लोरीन और क्लोरीन हैलोजन परमाणुओं को एक सकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव प्रदर्शित करने के रूप में माना जाना चाहिए।

- अगर डिप्टी - हुंडी सकारनेवाला , तब 2,4,6 पदों पर आंशिक शुल्क δ +

स्वीकर्ता समूह: कार्बोक्सिल, एल्डिहाइड।, नाइट्रो, साइनो।

दाता सकारात्मक + I और + M - प्रभाव प्रदर्शित करता है, और स्वीकारकर्ता - नकारात्मक - I और M - प्रभाव।

संयुग्मित प्रणाली में, मुख्य मेसोमेरिक एम-प्रभाव है।

छह-सदस्यीय सुगंधित हेटरोसाइक्लिक यौगिकों पिरिडीन और पाइरीमिडीन में नाइट्रोजन परमाणु का नकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव होता है, इसलिए, एरोमैटिक सिस्टम में कुल इलेक्ट्रॉन घनत्व कम हो जाता है (π-अपर्याप्त चक्रों की अवधारणा को याद रखें) और चक्र 2, 4, 6 चक्र की कमी में नाइट्रोजन परमाणु के संबंध में। आंशिक शुल्क b + प्रकट होता है। निकोटिनिक एसिड में, एक कार्बोक्सिल समूह को पिरिडीन अणु में शामिल करने से इलेक्ट्रॉन घनत्व की कमी बढ़ जाती है। नाइट्रोजन परमाणु और कार्बोक्सिल समूह "कंसर्ट" में कार्य करते हैं और उनके संबंध में समान 2,4,6 पदों में इलेक्ट्रॉन घनत्व की कमी पैदा करते हैं।