Главная и второстепенная резонансные структуры
Правила выбора главной структуры
linkОпора
- Урок 17. Правила рисования резонансных структур — строить резонансные структуры по пяти типовым схемам
- Урок 2. Формальный заряд — считать формальный заряд каждого атома по формуле Льюиса
Структуры, которые мы строили в уроке 17, вносят в гибрид разный вклад. Реальная частица больше похожа на главную структуру, и выбирают её по октетам и зарядам (тема 1). Это не формальность: главная структура показывает, как частица устроена на самом деле, а второстепенные — где у неё электрофильные и нуклеофильные центры.
Как выбрать главную структуру
- Октеты. Лучше структура, где полный октет у большего числа атомов. Это главное правило.
- Связи и заряды. Лучше структура с большим числом связей и без разделения зарядов.
- Электроотрицательность. Минус — на более электроотрицательном атоме, плюс — на менее электроотрицательном.
- Одинаковые заряды рядом — плохо.
Примеры
1. Формальдегид. \(\ce{H2C=O}\) (все октеты, зарядов нет) — главная; \(\ce{H2C+-O-}\) — второстепенная: у углерода секстет.
2. Енолят ацетальдегида. \(\ce{CH2=CH-O-}\) и \(\ce{^-CH2-CH=O}\): октеты у всех в обеих, но минус на кислороде лучше — главная первая.
3. Протонированный ацетон. \(\ce{(CH3)2C=OH+}\) — главная: у всех октет, хотя плюс на кислороде. \(\ce{(CH3)2C+-OH}\) — у углерода секстет.
4. Ацилий-катион. \(\ce{CH3-C#O+}\) — главная (все октеты) против \(\ce{CH3-C+=O}\).
5. Амид. Нейтральная структура \(\ce{CH3-C(=O)-NH2}\) — главная; \(\ce{CH3-C(-O^-)=NH2+}\) вносит заметный вклад: октеты у всех, минус на кислороде.
errorОктет важнее электроотрицательности
Плюс на кислороде кажется «неправильным», но структура с октетами у всех атомов главнее структуры с плюсом на углероде и секстетом. Сначала считайте октеты, потом смотрите на электроотрицательность.
edit_noteПопробуйте сами
Какая структура главная: \(\ce{CH2=CH-CH=O}\) или \(\ce{+CH2-CH=CH-O-}\)?
expand_moreПоказать решение
Первая: все октеты и нет разделения зарядов. Во второй у концевого углерода секстет.
Что предсказывает резонанс
Второстепенные структуры из первой части урока почти не меняют строение, но показывают, где в молекуле электрофильные и нуклеофильные центры (урок 8), — а значит, где она будет реагировать.
Как найти реакционные центры по резонансу
- Нарисуйте второстепенные структуры с разделёнными зарядами.
- Атом с плюсом хотя бы в одной структуре — электрофильный центр: к нему идёт нуклеофил.
- Атом с минусом или с неподелённой парой — нуклеофильный центр.
Примеры
1. Формальдегид. В структуре \(\ce{H2C+-O-}\) плюс на углероде — нуклеофилы атакуют углерод группы C=O.
2. Коричный альдегид \(\ce{C6H5CH=CH-CHO}\). Во второстепенной структуре плюс и на карбонильном углероде, и на атоме C3: оба — электрофильные центры.
3. Енолят-ион \(\ce{CH2=CH-O-}\). Минус и на кислороде, и на углероде: енолят реагирует с электрофилами по обоим атомам, чаще по углероду.
4. Карбоксилат-ион \(\ce{RCOO-}\). Два равноценных кислорода — оба нуклеофильные центры.
errorВторостепенная — не значит бесполезная
Второстепенная структура почти не меняет строение, но показывает, где частица реагирует. Не выбрасывайте её — по ней видно электрофильный углерод C=O.
edit_noteПопробуйте сами
Какой атом ацетона атакует нуклеофил — цианид-ион?
expand_moreПоказать решение
Карбонильный углерод: в структуре \(\ce{(CH3)2C+-O-}\) на нём плюс.
push_pinГлавное
Главная резонансная структура: у наибольшего числа атомов полный октет; больше связей и меньше разделённых зарядов; отрицательный заряд — на более электроотрицательном атоме, положительный — на менее электроотрицательном. Октет важнее электроотрицательности. Равноценные структуры вносят равный вклад. Атом с плюсом хотя бы в одной структуре — электрофильный центр, с минусом или парой — нуклеофильный.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.