Үш атомдық байланыс: 3c-2e байланысы – электрон жетіспейтін химиялық байланыс. H3+ және диборан молекулаларында кездеседі, бұрыштық геометриямен сипатталады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электрон тапшылығы бар химиялық байланыс, онда үш атом екі электронмен бөліседі.
Electron deficient chemical bond where three atoms share two electrons
Үш орталықты екі электронды (3c–2e) байланыс – электрон тапшылығы бар химиялық байланыс, онда үш атом екі электронмен бөліседі. Үш атомдық орбитальдың бірігуі үш молекулалық орбитальды құрайды: біреу байланыстыратын, біреу байланыссыз және біреу антибайланыстыратын. Екі электрон байланыстыратын орбитальға енеді, нәтижесінде жалпы байланыс әсері пайда болады және барлық үш атом арасында химиялық байланыс құрылады. Осы типтегі көптеген кең таралған байланыстарда байланыстыратын орбиталь үш атомның барлығына тең бөлінудің орнына екеуіне қарай ығысады. 3c–2e байланыстары бар молекулалардың мысалдары – тригидроген катионы (H3+) және диборан. Бұл екі құрылымда әр 3c–2e байланысындағы үш атом бұрышты геометрия құрайды, нәтижесінде байланыс иілген болады.
A three center two electron (3c–2e) bond is an electron deficient chemical bond where three atoms share two electrons. The combination of three atomic orbitals form three molecular orbitals: one bonding, one non bonding, and one anti bonding. The two electrons go into the bonding orbital, resulting in a net bonding effect and constituting a chemical bond among all three atoms. In many common bonds of this type, the bonding orbital is shifted towards two of the three atoms instead of being spread equally among all three. Example molecules with 3c–2e bonds are the trihydrogen cation (H3+) and diborane In these two structures, the three atoms in each 3c 2e bond form an angular geometry, leading to a bent bond.
Боран және карборан
3c–2e байланыс моделінің кеңейтілген нұсқасы, борандар мен карборандар сияқты полиэдрлік қаңқалық электрондық жұп теориясымен сипатталған кластерлік қосылыстарда кеңінен қолданылады. Бұл молекулалар Уэйд ережелерімен сипатталған толыққандай байланыс молекулалық орбитальдар жиынтығының болуы арқасында тұрақтылығын қамтамасыз етеді. BH3 мономеры тұрақсыз, себебі бор атомында бос p орбиталы бар. Бор атомы электрондарын басқа бор атомындағы B–H байланысымен бөліскенде B–H–B 3 орталық 2 электрондық байланысы қалыптасады. B–H–B байланыс молекулалық орбиталындағы екі электрон (бір байланысқа сәйкес) үш ядролық аралыққа таралады. Диборанда (B2H6) осындай 3c 2e байланыстардың екеуі бар: екі H атомы екі B атомын көпірдейді, ал әр B атомында әдеттегі B–H байланыстарында екі қосымша H атомы қалады. Нәтижесінде, молекула тұрақтылыққа жетеді, себебі әрбір B жалпы төрт байланысқа қатысады және барлық байланыс молекулалық орбитальдар толыққандай толтырылады, бірақ төрт байланыстың екеуі 3 орталық B–H–B байланыстары болып табылады. Көпірдегі әрбір B–H өзара әрекеттесуінің байланыс реті 0,5-ке тең, сондықтан көпірлік B–H–B байланыстары, құрылымдық схемадағы байланыс ұзындықтары көрсеткендей, терминалдық B–H байланыстарына қарағанда әлсіз және ұзын.
An extended version of the 3c–2e bond model features heavily in cluster compounds described by the polyhedral skeletal electron pair theory, such as boranes and carboranes. These molecules derive their stability from having a completely filled set of bonding molecular orbitals as outlined by Wade's rules. The monomer BH3 is unstable since the boron atom has an empty p orbital. A B−H−B 3 center 2 electron bond is formed when a boron atom shares electrons with a B−H bond on another boron atom. The two electrons (corresponding to one bond) in a B−H−B bonding molecular orbital are spread out across three internuclear spaces. In diborane (B2H6), there are two such 3c 2e bonds: two H atoms bridge the two B atoms, leaving two additional H atoms in ordinary B−H bonds on each B. As a result, the molecule achieves stability since each B participates in a total of four bonds and all bonding molecular orbitals are filled, although two of the four bonds are 3 center B−H−B bonds. The reported bond order for each B−H interaction in a bridge is 0.5, so that the bridging B−H−B bonds are weaker and longer than the terminal B−H bonds, as shown by the bond lengths in the structural diagram.
Өткінші металдар кешендері
Үш орталықты, екі электронды байланыс органопереход металдары химиясында кеңінен таралған. Мұндай өзара әрекеттесулерді көрсететін қосылыстардың белгілі бір тобы агостикалық кешендер деп аталады.
Three center, two electron bonding is pervasive in organotransition metal chemistry. A celebrated family of compounds featuring such interactions as called agostic complexes.
Басқа қосылыстар
Бұл байланысу үлгісі триметил алюминийде де кездеседі, ол Al2(CH3)6 димерін түзетіп, екі метил тобының көміртек атомдары көпіршелік жағдайда орналасады. Осындай байланыс көміртек қосылыстарында да болады, онда оны кейде гиперконъюгация деп атайды; бұл асимметриялық үш орталық екі электрондық байланысқа берілген тағы бір атау.
This bonding pattern is also seen in trimethylaluminium, which forms a dimer Al2(CH3)6 with the carbon atoms of two of the methyl groups in bridging positions. This type of bond also occurs in carbon compounds, where it is sometimes referred to as hyperconjugation; another name for asymmetrical three center two electron bonds.
Бериллий
Тұңғыш тұрақты субвалентті Be кешенінде Be(0) карбен аддуктының C–Be–C ядросы бойынша донор-акцепторлық өзара әрекеттесулерден құралған үш орталықты екі электронды π байланысы бар.
The first stable subvalent Be complex ever observed contains a three center two electron π bond that consists of donor acceptor interactions over the C Be C core of a Be(0) carbene adduct.
Карбокациялар
Карбокациялардың қайта орналасу реакциялары үш орталық байланыстың ауысу күйі арқылы жүреді. Осы үш орталық байланыс құрылымдарының энергиясы карбокациялардың энергиясына шамалас болғандықтан, мұндай қайта орналасулар үшін көбінесе іс жүзінде белсенділік энергиясы болмайды, сондықтан олар өте жоғары жылдамдықпен өтеді. Этан сияқты карбоний иондары үш орталық екі электронды байланысқа ие. Бұл типтегі ең жақсы зерттелген және танымал құрылым – 2 Норборнил катионы.
Carbocation rearrangement reactions occur through three center bond transition states. Because the three center bond structures have about the same energy as carbocations, there is generally virtually no activation energy for these rearrangements so they occur with extraordinarily high rates. Carbonium ions such as ethanium have three center two electron bonds. Perhaps the best known and studied structure of this sort is the 2 Norbornyl cation.