Банановая связь

В области органической химии, изогнутая связь, также известная, как Банановая связь — представляет собой тип ковалентной химической связи с геометрией , несколько напоминающей банан. Условный тип химической связи, характеризующийся высоким угловым напряжением.

Типичный пример «банановых связей» — связи C—C в циклопропане. Стремление молекул избежать появления «банановых связей» приводит к появлению различных конформаций. Впервые теория о напряжении в углеродных циклах была предложена Адольфом Байером в 1885 году. В качестве меры углового напряжения в цикле учёный предлагал использовать величину отклонения валентного угла от стандартного тетраэдрического (109°28′). Так, по его теории циклопропан имел напряжение, равное 109°28′ − 60°2 = +24°44′, а самым устойчивым к разрыву цикла должен был быть циклопентан с напряжением +0°44′. Теория напряжения объясняла экспериментальные данные о свойствах малых и средних циклов, но не могла обосновать поразительную устойчивость больших и макроциклов.

Маленькие циклические молекулыПравить

Изогнутые связи[1] представляют собой особый тип химической связи, при котором обычное состояние гибридизации двух атомов, образующих химическую связь, модифицируется с повышенным или пониженным s-орбитальным характером, чтобы приспособиться к особой молекулярной геометрии. Изогнутые связи обнаруживаются в напряженных органических соединениях, таких как циклопропан, оксиран и азиридин.


В этих соединениях атомы углерода не могут принимать валентные углы 109,5° при стандартной гибридизации sp3. Увеличение п-символ sр5 (т.е.1 / 6 с-плотности и 5 / 6 р-плотности)[2]  позволяет уменьшить валентных углов до 60°. В то же время связи углерод-водород приобретают более s-характер, что укорачивает их. В циклопропане максимальная электронная плотность между двумя атомами углерода не соответствует межъядерной оси, отсюда и название изогнутой связи. В циклопропане межглазничный угол составляет 104 °. Это изгибание можно экспериментально наблюдать с помощью дифракции рентгеновских лучей некоторых производных циклопропана: плотность деформации находится вне линии центров между двумя атомами углерода. Длины углерод-углеродных связей короче, чем в обычной алкановой связи: 151 пм против 153 пм[3].

Циклобутан - более крупное кольцо, но все еще имеет изогнутые связи. В этой молекуле углы связи углерода составляют 90° для плоской конформации и 88° для складчатой. В отличие от циклопропана, длины связей C – C фактически увеличиваются, а не уменьшаются; это происходит главным образом из-за 1,3-несвязанного стерического отталкивания. С точки зрения реакционной способности циклобутан относительно инертен и ведет себя как обычные алканы.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Burnelle, Louis; Kaufmann, Joyce J. Molecular Orbitals of Diborane in Terms of a Gaussian Basis. — 1965. — С. 43 (10): 3540–45.
  2. De Meijere, Armin. "Bonding Properties of Cyclopropane and Their Chemical Consequences". — Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1979. — С. 18 (11): 809–886..
  3. Allen, Frank H.; Kennard, Olga; Watson, David G.; Brammer, Lee; Orpen, A. Guy; Taylor, Robin. Таблицы длин связей, определенных методом рентгеновской дифракции и нейтронографии. Часть 1. Длины связей в органических соединениях. — J. Chem. Soc., Perkin Trans., 1987. — С. (12): 1–19.