Органическая химия. Цыбикова Д.Ц - 30 стр.

разрушением ароматической системы бензола, поэтому для бен-        прос, который еще 50-е г. XIX столетия задавали Кекуле. Р-
зола характерны реакции замещения, которые протекают при           орбитали состоят из двух одинаковых долей, одна из которых
комнатной температуре или требуют небольшого нагрева.              лежит выше, а другая – ниже плоскости кольца (рис.17). Каждая
     4. При помощи рентгеноструктурного анализа было показа-       р- орбиталь занята одним электроном. Р-орбитали перекрываются
но, что углерод – углеродная связь в бензоле имеет промежуточ-     подобно орбиталям этилена. В данном случае перекрывание не
ную величину между одинарной и двойной: 1,40 А0 (14,0×10-2         ограничивается только двумя орбиталями: каждая р-орбиталь пе-
нм), соответственно С-С – 1,54 А0 (15,4 ×10-2 нм), С=С – 1,34 А0   рекрывается с р-орбиталями обоих соседних атомов углерода. В
(13,42×10-2 нм). В этом случае автоматически исчезает четвертый    результате перекрывания всех шести р-орбиталей образуются два
изомер из дизамещенного бензола в структуре Кекуле.                непрерывных электронных облака (в форме бублика), одно из
                                                                   которых лежит выше, а другое – ниже плоскости атомов углерода
 2.9.1 Современное (орбитальное) представление о строении          (рис.18).
                   бензола (электронное)

    Более детальная картина о структуре бензола представлена
на основе квантово-химических представлений теорией гибриди-
зации Л. Полинга. Атом углерода находится во втором валентном
состоянии – sp2. Бензол представляет плоскую молекулу, в кото-
рой все атомы углерода и водорода лежат в одной плоскости.
Молекула бензола очень симметрична, угол связи равен 1200.           Рис. 18 – Молекула бензола. π –Облака расположены выше и ниже
Каждая орбиталь связи имеет цилиндрическую симметрию во-                                     плоскости цикла
круг линии, соединяющей атомные ядра, и поэтому эти связи
обозначают как σ- связи (рис.16).                                      Такое изображение является грубой попыткой графическим
                                                                   способом передать идею, что данная пара электронов может слу-
                                                                   жить для связывания более двух ядер. Именно способность π-
                                                                   электронов участвовать в нескольких связях, подобная делокали-
                                                                   зация электронов и приводят к образованию более прочных свя-
                                                                   зей и более стабильных молекул, поэтому термин «энергия дело-
                                                                   кализации» используется вместо термина «энергия резонанса».
                                                                   Отсюда энергия резонанса 36 ккал/м в рамках орбитального под-
Рис. 16 – Молекула бензола:         Рис. 17 – Молекула
                                                                   хода будет называться энергией делокализации. Это совершенно
          форма и размеры          бензола. Прерывание
                                     р-орбиталей,                  новое качественное состояние, проявление взаимного влияния
                                   образующих π-связь              атомов в молекуле. Надо отметить, что орбитальный подход по-
                                                                   зволяет показать важность того, что бензол представляет собой
    У каждого атома углерода имеются чистые р-орбитали, ко-        плоскую молекулу, потому что тригональные углы связей (sp2) в
торые расположены перпендикулярно плоскости кольца и парал-        точности равны углу 1200 правильного шестиугольника. Подоб-
лельно между собой. Каким образом перекрываются эти шесть р-       ное плоское строение делает возможным перекрывание р-
орбиталей? Разрешение данного вопроса дает ответ на тот же во-     орбиталей в обоих направлениях, что приводит к делокализации

                                                             59     60