История и методология химии. История становления и эволюции представлений о валентности и химической связи. Миттова И.Я - 11 стр.

UptoLike

Рубрика: 

11
Химическую связь в молекуле этилена И. Тиле представлял схемой (рис. 6,
а), в которой две пунктирные линии изображали парциальную (вторичную )
валентность. Когда ненасыщенные соединения вступают в реакции
присоединения, то по мнению немецкого ученого , присоединяющиеся атомы,
например галогена, сначала попадали в валентное поле углеводорода, а затем
разрывали исходную двойную связь (рис. 6, б).
Если две двойные связи находились в углеродной цепочке в положении 1,3
- такая молекула определялась И. Тиле как система сопряженных двойных
связей. При этом он предполагал, что парциальные валентности двух средних
атомов углерода взаимно насыщаются, и при этом свободными остаются только
две парциальные валентности в положении 1,4 (рис. 6, в ).
При протекании реакций присоединения атомы или функциональные
группы должны фиксироваться не в положении 1,2, а в положении 1,4, где
согласно представлениям И . Тиле , имелись свободные парциальные
валентности. При этом в положении 2,3 должна устанавливаться двойная связь
со свободными парциальными валентностями (рис. 6, г).
Эта теоретическая модель хорошо объясняла особенности протекания
реакций присоединения в диеновых углеводородах с сопряженными двойными
связями. После присоединения атомов в положениях 1,4 образуется
соединение , которое характеризуется определенной реакционной
способностью . Атомы или группы атомов, присоединившиеся в положении 1,4,
можно отщепить и вернуть соединение в первоначальное состояние из двух
двойных связей.
В системах с перекрещивающимися двойными связями (рис. 6, д), атомы
водорода, находящиеся вблизи двойной связи, становятся более подвижными.
Это может проявляться в непосредственном замещении на атомы металла или
усилении кислотного характера. Теория И. Тиле позволяла объяснить большую
устойчивость конкретных форм в молекулах, расположение двойных связей в
которых может быть различным (правило Эрленмейера). Если две двойные
связи разделены радикалом схемой (рис. 6, е ), взаимная компенсация
парциальных валентностей невозможна.
И. Тиле применил свою теорию также и к ароматическим соединениям ,
что привело к усовершенствованию формул бензола, фенола, бензойных
кислот, хинона и хиноидных соединений, конденсированных ароматических
соединений (нафталина, фенантрена, антрацена), а также гетероциклических
органических веществ (пиразола, фурана, пиррола и тиофена).
Теория И. Тиле представляла собой определенный этап в развитии
первоначальных представлений о валентности. Многие экспериментальные
факты находили объяснение в рамках концепции парциальных валентностей.
Однако по мере накопления опытных данных о реакционной способности
органических соединений многими учеными стала отчетливо осознаваться
ограниченность этой теории. Химики - органики чувствовали необходимость
такого усовершенствования теории парциальных валентностей, которое
позволяло бы с единой точки зрения описывать и предсказывать строение и
свойства соединений.
                                                                                          11

       Х имиче скую св язь в мо ле куле эт иле на И. Т иле пре дст ав лял схе мо й (рис. 6,
а), в ко т о ро й дв е пунктирные линии изо браж али парциальную (в т о ричную )
в але нт но ст ь. К о гда не насыщ е нные со е дине ния в ст упаю т в ре акции
присо е дине ния, т о по мне нию не ме цко го уче но го , присо е диняю щ ие ся ат о мы,
наприме р гало ге на, сначала по падали в вале нтно е по ле угле в о до ро да, а зат е м
разрыв али исхо дную дв о йную св язь (рис. 6, б).
       Е сли дв е дв о йные св язи нахо дились в угле ро дно й це по чке в по ло ж е нии 1,3
- т акая мо ле кула о пре де лялась И. Т иле как сист е ма со пряж е нны х дво йны х
связе й. При эт о м о н пре дпо лагал, чт о парциальные в але нт но ст и дв ух сре дних
ат о мо в угле ро да в заимно насыщ аю т ся, и при эт о м св о бо дными о ст аю т сят о лько
дв е парциальные в але нт но ст и в по ло ж е нии 1,4 (рис. 6, в ).
       При про т е кании ре акций присо е дине ния ат о мы или функцио нальные
группы до лж ны фиксиро в ат ься не в по ло ж е нии 1,2, а в по ло ж е нии 1,4, где
со гласно пре дст ав ле ниям И. Т иле , име лись св о бо дные парциальные
в але нт но ст и. При эт о м в по ло ж е нии 2,3 до лж на уст анав лив ат ьсядв о йнаясв язь
со св о бо дными парциальными в але нт но ст ями (рис. 6, г).
       Э т а т е о ре т иче ская мо де ль хо ро ш о о бъ ясняла о со бенно ст и про т е кания
ре акций присо е дине нияв дие но в ых угле в о до ро дах с со пряж е нными дв о йными
св язями. По сле присо е дине ния ат о мо в в по ло ж е ниях 1,4 о бразуе т ся
со е дине ние ,         ко т о ро е характе ризуе т ся     о пре де ле нно й    ре акцио нно й
спо со бно ст ью . Ат о мы или группы ат о мо в , присо е динив ш ие сяв по ло ж е нии 1,4,
мо ж но о т щ е пит ь и в е рнут ь со е дине ние в пе рв о начально е со ст о яние из дв ух
дв о йных св язе й.
       В сист е мах с пе ре кре щ ив аю щ имися дв о йными св язями (рис. 6, д), ат о мы
в о до ро да, нахо дящ ие ся в близи дв о йно й св язи, ст ано в ят ся бо ле е по дв иж ными.
Э т о мо ж е т про яв лят ься в не по сре дст в е нно м заме щ е нии на ат о мы ме т алла или
усиле нии кисло т но го характе ра. Т е о рияИ. Т иле по зв о ляла о бъ яснит ь бо льш ую
уст о йчив о ст ь ко нкре т ных фо рм в мо ле кулах, распо ло ж е ние дв о йных св язе й в
ко т о рых мо ж е т быт ь различным (прав ило Э рле нме йе ра). Е сли дв е дв о йные
св язи разде ле ны радикало м схе мо й (рис. 6, е ), в заимная ко мпе нсация
парциальных в але нт но ст е й не в о змо ж на.
       И. Т иле приме нил св о ю т е о рию т акж е и каро мат иче ским со е дине ниям,
чт о прив е ло к усо в е рш е нст в о в анию фо рмул бензо ла, фе но ла, бензо йных
кисло т , хино на и хино идных со е дине ний, ко нде нсиро в анных аро мат иче ских
со е дине ний (нафт алина, фе нант ре на, ант раце на), а т акж е ге т е ро цикличе ских
о рганиче ских в е щ е ст в (пиразо ла, фурана, пирро ла и т ио фе на).
       Т е о рия И. Т иле пре дст ав ляла со бо й о пре де ле нный эт ап в разв ит ии
пе рв о начальных пре дст ав ле ний о в але нт но ст и. М но гие экспе риме нт альные
факты нахо дили о бъ ясне ние в рамках ко нце пции парциальных в але нт но ст е й.
О днако по ме ре нако пле ния о пыт ных данных о ре акцио нно й спо со бно ст и
о рганиче ских со е дине ний мно гими уче ными ст ала о т че т лив о о со знав ат ься
о граниче нно ст ь эт о й т е о рии. Х имики-о рганики чув ст в о в али не о бхо димо ст ь
т ако го усо в е рш е нст в о в ания т е о рии парциальных в але нт но ст е й, ко т о ро е
по зв о ляло бы с е дино й т о чки зре ния о писыв ат ь и пре дсказыв ат ь ст ро е ние и
св о йст в а со е дине ний.