共役について。

質問

すごく初歩的な質問ですいません。今まで有機化学を丸暗記してきたもので、量子化学をかじるようになって疑問点がでてきました。

　1,3-butadieneなのですが、

　C=C-C=C　（H省略）
　1 2 3 4
　となり、通常だったら、σ結合3つにπ結合が2つとなりますよね。でもって、Cが4つともsp2混成軌道となると思うのです。

　ですが、これは、二重結合が交互にあるので、π結合を共役するために、結局このような形で考えられ、

　C=C=C=C
σ結合3つに、π結合3つになると考えてもよい？
　ちなみに、1～4のCはsp2混成のまま変わらないですよね。

　それと同じくして、ベンゼンのσ結合は6つにπ結合は6つでこれもすべてsp2混成軌道になる。

　以上で間違いないでしょうか？

　かなり初歩的質問ですみません。お願いします。

回答No.5

Longifolene · ベストアンサー

電子が非局在化していても、それがかならずしも結合に寄与していることにはならないことに注意が必要です。

量子化学を学び始めているのでしたらブタジエンの
π軌道の図を見たことがあると思います。
ブタジエンのπ軌道はエネルギーの低い方からその位相が
　C1C2C3C4
π1:+ + + +
π2:+ + - -
π3:+ - - +
π4:+ - + -
となっていてπ1、π2に電子対が入っています。

ここでC2-C3の間ではπ1では同位相、つまり結合性ですが、π2では逆位相、つまり反結合性になっています。
つまりπ1で得られた結合エネルギーはπ2の反結合性によって打ち消されてしまうので正味のπ結合は存在しません。
（実際にはπ1の結合性がπ2の反結合性を少し上回るので弱い結合がありますが。）
よってC2-C3間はσ結合のみで単結合ということになります。

一方C1-C2の間、C3-C4の間ではπ1とπ2、いずれも同位相で結合性ですから、正味のπ結合が存在しておりσ結合と合わせて二重結合になるわけです。

お礼

分かり易い説明ありがとうございます。いずれにしてももう少し自分で調べて学ぶ必要があるみたいですね。なんか考え違いをしていたようです。

回答No.4

debroglice

共役の解釈が間違っています。共役系とは、
『2個あるいはそれ以上の多重結合が互いにただ1つの単結合をはさんで連なり，相互作用しあう状態をもつ分子系の総称．共役系では多重結合の π電子は単結合を通して相互作用し非局在化している．』

なお、C=C=C=CとC=C-C=Cは全く別の物質です。

回答No.3

esezou

こんばんは、＃１です。
σ結合と、π結合の解離エネルギに関する記述例です。

参考URL：

http://www.educ.ls.toyaku.ac.jp/~s017050/asuka6.html

回答No.2

hiroh-hiro

C2,C3はsp混成軌道です
C=C=C=C
にはなりません。軌道図を書いて電子がどこにあってどの結合に使われているか考えてください。
ベンゼンは全てsp2混成軌道です。
それからベンゼンは他のπ結合よりも安定です。
共鳴式がたくさん書けるほうが安定していて分解しにくいのです。
π軌道を電子が動き回っていて反応しにくいのではなかったでしょうか。(ここは自信ありませんが。)

補足

なぜ、C2,C3は、sp混成軌道となるのでしょう？
　軌道図を書いてみたのですが、どうも分かりません。

　π結合を行う際sp軌道を取ると、π結合がもう一つできますよね。

　よろしければ、ご教授願えないでしょうか？

　ベンゼンは安定構造であるというのは、分かりました。

回答No.1

esezou

こんにちは、
かなり専門的な勉強をなさっていますね。
このＵＲＬを参考により理解を深めてください。

参考URL：

http://www.educ.ls.toyaku.ac.jp/~s997145/science.html

お礼

ありがとうございます。あまり専門的ではありません。ただ少しかじっただけなんです。だからこのような疑問が生まれてくるわけで・・・。

　結局π結合は、butdienの2～3番目のCの間にも存在するという見解であってるんですね。そうしますと、π結合のエネルギーは、通常のπ結合のエネルギー的には低くなりますよね。

　そうすると、ベンゼンは、結合エネルギーが低くなり容易に分解できる？