..-С=С-С=С-С=С-С=С-…
|_______________|
цепь сопряжения
Чередующиеся кратные и простые связи образуют цепь сопряжения
Различают два вида сопряженных систем:
ациклические (цепь сопряжения разомкнута)
циклические (цепь сопряжения замкнута).
Атомы, присутствующие в цепи сопряжения, находятся в гибридном состоянии sp2, sp или содержат неподеленные пары электронов(эти атомы тоже приобретают тип гибридизации sp2)
Такими атомами могут быть атомы азота, кислорода, серы, галогенов.
Неподеленная пара электронов- это пара валентных(находится на внешнем энергетическом уровне) электронов, не участвует в обра зовании связи между двумя атомами. К ним относятся атомы –О-, - N -, - S -, - F - Cl.
Неподеленные пары электронов элементов второго периода(азот, кислород,
фтор) не могут быть распарены, поскольку в атоме нет свободных орбиталей. Их условно обозначают двумя точками над символом элемента.
Распределение электронов на внешнем энергетическом уровне атомов азота и
кислорода в невозбужденном состоянии представлено на диаграммах:
-↑- -↑-- - ↑- (одна неподеленная пара)
N 1s2 2s2 2p3 -↑↓- на внешнем уровне
--↑↓-- --↑-- --↑-- (две неподеленные пары)
О 1s2 2s2 2p4 -↑↓-
.
Распределение электронов на внешнем энергетическом уровне атома азота в
возбужденном состоянии N sp2 возможно в двух вариантах.
---↑↓--- --↑--
N sp2 -↑-- --↑-- ---↑-- N sp2 --↑↓-- --↑-- --↑---
«пиррольный» атом азота «пиридиновый» атом азота
В следующем разделе мы еще будем обсуждать распределение электронов на
орбиталях атома азота в ароматических гетероциклических соединениях.
Если в цепи сопряжения находятся только атомы в sp2- гибридном состоянии,
то такой вид сопряжения называется – π - π - сопряжение. Если присутствуют дополнительно гетероатомы(азот, кислород), то обозначают как π -р – сопряжение.
CН2 =СН-СН=СН- СН=СН2 СН 2=СН-О-СН=СН2
π - π -сопряжение π -р- сопряжение
К ациклическим молекулам с сопряженными связями относятся:
* Бутадиен-1,3, метилбутадиен-1,3(изопрен), который является мономером природного каучука, хлорвинил, который применяют для получения полимера полихлорвинила. В результате включения в сопряженную систему атом хлора малоподвижен, хлорвинил при попадании в организм накапливается, не подвергаясь обезвреживанию. Обнаружено, что он провоцирует развитие рака печени.
* Каротиноиды- каротин(пигмент моркови и красного перца), витамин А
формах ретинола и ретиналя, ликопин(пигмент помидора). Все они относятся к классу природных веществ терпеноидов. Имеют окраску от желтого до красного цветов, что связано с наличием длинной цепи сопряжения. Каротиноиды хорошо растворимы в жирах, их называют липохромами; накапливаясь в подкожно-жировой клетчатке при избыточном поступлении в организм, придают коже оранжево- желтый оттенок.
Каротиноиды относятся к биологически активным веществам- витаминам
Витамин А участвует в акте фоторецепции, обладает антиоксидантным действием, используется как лекарственный препарат.
* Биологически активные карбоновые кислоты, занимающие видное место в процессе обмена веществ: пировиноградная, фумаровая, кротоновая.
Бутадиен-1,3 | Метилбутадиен-1,3 (изопрен) |
Хлорвинил | СН3 - С – О - СН = СН2 | | O |
Ретинол | Ретиналь |