Магнитные критерии

1. Обоснование структуры фенилового водорода с позиции теории электронного строения
2. Обоснование структуры фенилового водорода методикой спектроскопии ядерного магнитного резонанса
3. Обоснование структуры аннуленов методикой спектроскопии протонного магнитного резонанса
4. Критерии ароматичности

Самой легкой и точной методикой определения ароматичности считается установка расположения сигналов протонов связанного циклического полиена в спектрах ядерного магнитного резонанса. Циклические непредельные углеводороды, которые обладают в собственном составе ароматической системой, квалифицируются присутствием диамагнитного кольцевого тока. Данный ток осуществляет индуцирование наружным магнитным полем. Сложные вещества, состоящие из химически связанных атомов двух или более элементов, которые способны осуществлять удерживание диамагнитного кольцевого тока, именуются диатропными.

Данную специфику химических отклонений протонов моноциклических углеводородов без боковых цепей в углеродном скелете возможно рассматривать, как свидетельство ароматичности либо антиароматичности. Для правильных заключений, наверняка, необходимо применять модельные соединения, в которых невозможно ждать появление кольцевого тока.

Обоснование структуры фенилового водорода с позиции теории электронного строения

Доказательство структуры фенилового водорода с позиции теории электронного строения (мезомерии) осуществлено в 1926 году английским химиком Кристофером Кельком Ингольдом после разработки теории химических связей, образованной перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков.

В настоящей молекуле фенилового водорода электроны ковалентных связей, образующихся перекрыванием атомных p-орбиталей, смещены к простым сигма-связям, ввиду чего они в замкнутом состоянии не бывают, а осуществляют выравнивание между одинарными. Со временем американский химик и кристаллограф Лайнус Карл Полинг сделал предложение на основе квантово-механических понятий принимать недостающими в молекуле фенилового водорода замкнутые пи-связи, существовавшие, по его соображениям, как цельное пи-облако.

С помощью физических методик определено, что молекула фенилового водорода обладает структурой 6-тиугольника, в котором все взаимосвязи C – C идентичные с длиной, составляющей 0,14 нанометра (рисунок 1). Стоит сделать напоминание, что для ациклических углеводородов линейной либо разветвленной структуры, содержащих лишь простые (одинарные) взаимосвязи, длина составляет 0,154 нанометра. А для ациклических непредельных углеводородов, содержащих одну двойную взаимосвязь между атомами углерода, длина составляет 0,134 нанометра.

Фениловый водород относится к ненасыщенным углеводородам, а также обладает неполярной структурой, и его дипольный момент приравнивается нулевому значению (μ = 0).

Рисунок 1. Строение молекулы фенилового водорода

В состоянии sp2-гибридизации углеродный атом взаимосвязан с тремя заместителями, причем все 4 атома находятся в одной плоскости; валентные углы равны 120°. В свою очередь, 6 остаточных электронов находятся перпендикулярно к плоскости кольца с параллельными осями и организовывают непрерывное электронное облако, либо пи-облако.

Следовательно, фениловый водород является характерным соединением с 6-тицентровыми 6-тиэлектронными делокализованными пи-связями.

Порядок взаимосвязи в фениловом водороде эквивалентен 1,667. Это меньше, нежели у этена (2,0), однако больше, нежели в этане (1,0), и складывается, ориентировочно, из относительно простой сигма-связи (1, 0) и доли (0,667) пи-связи. Снижение части пи-связи считается подтверждение ее делокализации. Коэффициент свободной валентности углеродного атома фенилового водорода эквивалентен 0,4. Это намного меньше, нежели у этена (0,732), и осуществляет подтверждение более малую возможность фенилового водорода к присоединительным реакциям.

Пояснить в настоящее время структуру фенилового водорода возможно благодаря методике валентных связей либо методики молекулярных орбиталей. Таким образом, методика валентных связей наблюдает фениловый водород как итог суперпозиции (наложения) 5 ключевых резонансных структур: 2-х структур Кекуле (І - II), а также 3-х, аналогичных структур Дьюара (III - V):

Рисунок 2.

Квантово механические вычисления представляют, что вложения структур с наименьшим энергетическим потенциалом I и II больше, и образовывает по 39%, в свою очередь, для структур III - V формирует только примерно по 7%. Данные составы обладают высоким энергетическим потенциалом в итоге достаточно малой взаимосвязи в 1,4-положении. Практически формально осуществляет соединение между собой углеродные атомы, так как отдаление между данными атомами эквивалентно 0,28 нанометра. Точнее было бы представить структуру Дьюара следующим образом:

Рисунок 3.

Обоснование структуры фенилового водорода методикой спектроскопии ядерного магнитного резонанса

Формирование пи-облака с ровным размещением электронной плотности между 6 углеродными атомами представляет особенные характеристики фенилового водорода – ароматичность. На сегодняшний день установка ароматичности посредствам калориметрических методик установки теплот присоединения водорода к органическому веществу либо сгорания практически не используется. Существенно проще использовать спектроскопию ядерного магнитного резонанса.

Рисунок 4. Электронная плотность, кольцевой ток и силовые линии магнитного поля бензольного кольца

В магнитном поле спектрометра плоскость бензольного кольца ввиду термического перемещения вероятнее всего распределена перпендикулярно к направленности примененного поля, в итоге осуществляется возбуждение потока связанных пи-электронов по длине кольца. Данный поток именуется кольцевым током.

Данные ток, в то же время, индуцирует второстепенное магнитное поле, направленность которого с внешней стороны кольца соответствует направленности примененного поля. В итоге общая напряженность магнитного поля у водородных атомов увеличивается. Расширение магнитного поля провоцирует то, что протоны дезеэкранируются и входят в резонансную взаимосвязь между собой при гораздо меньшей величине напряженности магнитного поля.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Обоснование структуры аннуленов методикой спектроскопии протонного магнитного резонанса

Спектр протонного магнитного резонанса ароматического 18-аннулена при температуре минус 70°C, включает 2 категории сигналов протонов. Сигналы в районе несильного поля при δ = примерно 9,3 м.д. соответствуют 12 наружным протонам. В свою очередь, сигналы в мощном поле при δ = -3 м.д. отвечают 6 внутренним кольцевым протонам, зависимым существенному экранирующему воздействию магнитного поля.

Явление кольцевого тока подтверждает доказательства об ароматичности 18-аннулена. В большей степени наглядным примером использования спектроскопии протонного магнитного резонанса для определения ароматичности циклического полиена является ПМР-спектр мостикового 1,6-метано 10-аннулена, содержащего метиленовый мостик, осуществляющий фиксирование плоской структуры 10-тичленной цикличности полиена. Спектр протонного магнитного резонанса данной связи включает ряд сигналов для 8 внешних протонов с основанием при δ = 7 - 7,2 м.д. и небольшое синглетное состояние 2 протонов метиленовой группы (-CH2-) в средине кольца при δ = -0,5 м.д., сильно перемещенных в значительное поле:

Рисунок 5.

Критерии ароматичности

Методика спектроскопии ядерного магнитного резонанса, а также протонного магнитного резонанса используют, в том числе, для того, чтобы определить антиароматичность. В то же время, перемещение пи-электронов обратно, нежели для фенилового водорода, осуществляет противоположное отклонение сигналов протонов извне в бок более мощного поля. Следовательно, Таким образом, критерий ароматичного характера определяет:

• Сравнительно устойчивое состояние ароматических соединений в определенных химических реакциях.
• Подчиненность правилу Эриха Хюккеля;
• Тенденцию к замещаемым реакциям, а не к присоединительным;
• делокализация пи-электронов в плоской, изолированной структуре, понижающую свободную энтальпию на величину энергетического потенциала связывания.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Необходимо отметить, что некоторые критерии утратили собственное предназначение, поскольку не имеют возможности охвата и объяснения всех ситуаций выражения ароматичности.

Ключевыми критериями ароматических свойств является соответственная делокализация электронов двойных взаимосвязей, присутствие диамагнитной анизотропии и подчиненность правилу Эриха Хюккеля.