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重键 编辑
重键(multiple bond)又称不饱和键,是原子间共用不止一对电子而形成的共价键。原子间共用两对电子构成双键,共用三对电子则构成叁键,重键是双键和叁键的统称。常见不饱和化合物的分子结构中的重键包括碳碳双键、碳氧双键、碳氮双键、碳碳叁键、碳氮叁键等。在少数过渡金属化合物的分子中,过渡金属原子和过渡金属原子还能形成四重键。
中文名:重键
外文名:multiple bond
性质:不饱和键
常见类型:双键、叁键
重键不是单键的简单加合,双键由一个σ键和一个π键组成,叁键由一个σ键和两个π键组成,它们的共同特点是电子云密度比较大,而且不是集中在两个原子核之间,流动性比较大,因此容易发生加成、氧化、还原等化学反应。双键不能自由旋转,由它相连的原子都处在同一平面上,分子(如烯烃)有可能产生顺反异构现象;如果两个双键之间隔一单键形成单双键交替出现的结构,这种结构叫共轭双键,它有许多独特的性质;形成叁键的碳原子采取SP杂化,成键后分子呈直线形。双键和叁键在有机物分子中广泛存在,如烯烃中存在碳碳双键,醛、酮、酯中存在碳氧双键,炔烃中存在碳碳叁键,腈类中含有碳氮叁键,二烯中存在共轭双键。
加成反应式碳碳重键化合物的基本反应,根据反应历程,可将碳碳重键的加成反应分为四种:
1、亲电加成:
亲电加成
2、亲核加成:
亲核加成
3、自由基加成:
自由基加成
4、环加成:
环加成
其中亲电加成、亲核加成与自由基加成都是分步进行的,并分别生成了正离子、负离子和自由基中间体,而环加成是一种协同反应,无活性中间体生成。
以碳氮叁键为例:
腈的加成反应,腈分子中的C≡N叁键容易发生亲核加成反应,因此易与水、醇、氮、格氏试剂等亲核试剂反应。腈在酸的催化下易发生水解反应,第一步生成酰胺,酰胺继续水解生成羧酸。
腈在酸催化下生成酰胺的机理为:
反应机理
腈在酸性条件下与醇相互作用,先生成亚胺酯的盐,水解得到酯。如:
反应方程式
四重键:过渡金属原子为了实现(n-1)d10ns2np6的惰性电子构型(也称18电子规则),往往需要在两个过渡态金属原子之间形成四重键。
以醋酸亚铬为例,最简式是Cr(CH3COO)2H2O,分子式是Cr2(CH3COO)4(H2O)2。通过X射线结构分析发现它的结构如图1:
图1 X射线结构分析
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