Кіріспе
Сегіз электронға ие химиялық байланыс; бір сигма, екі пи және бір дельта байланысы бар. Төрт еселік байланыс – екі атом арасындағы сегіз электронды қамтитын химиялық байланыстың түрі. Бұл байланыс, қос және үштік байланыстар сияқты, ковалентті байланыстардың белгілі түрлерінің кеңейтілген нұсқасы болып табылады. Тұрақты төрт еселік байланыстар көбінесе d блогының ортасындағы өтпелі металдарда кездеседі, мысалы, рений, вольфрам, технеций, молибден және хром. Әдетте төрт еселік байланысты қолдайтын лигандтар π қабылдағыштар емес, π донорлары болып табылады. Төрт еселік байланыстар қос және үштік байланыстарға қарағанда сирек кездеседі, бірақ осындай байланыстары бар жүздеген қосылыстар синтезделген.
A quadruple bond is a type of chemical bond between two atoms involving eight electrons. This bond is an extension of the more familiar types of covalent bonds: double bonds and triple bonds. Stable quadruple bonds are most common among the transition metals in the middle of the d block, such as rhenium, tungsten, technetium, molybdenum and chromium. Typically the ligands that support quadruple bonds are π donors, not π acceptors. Quadruple bonds are rare as compared to double bonds and triple bonds, but hundreds of compounds with such bonds have been prepared.
Тарих
Хром(II) ацетаты, Cr2(μ O2CCH3)4(H2O)2, – төрт еселік байланыстың алғаш синтезделген химиялық қосылысы. Оны 1844 жылы Э. Пелиго сипаттаған, бірақ оның ерекше байланысы бір ғасырдан астам уақыт бойы танылмады. Төрт еселік байланысы бар қосылысты алғашқы кристаллографиялық зерттеуді совет химиктері өте қысқа Re–Re арақашықтығы бар тұздар үшін жүргізді. Бұл қысқа қашықтық (және тұздың диамагнетизмі) Re–Re байланысын көрсетті. Алайда, бұл зерттеушілер анионды Re(II) туындысы ретінде дұрыс емес түсіндірді, яғни… Көп ұзамай Ф. Альберт Коттон және К. Б. Харрис калий октахлордиренатасының, немесе K2[Re2Cl8]·2H2O кристалдық құрылымын жариялады. Бұл құрылымдық талдау бұрынғы сипаттаманың қате екенін көрсетті. Коттон мен Харрис төрт еселік байланысты нақты көрсететін молекулалық орбитальдық түсіндірме жасады. Керісінше, екі электроны бар [Os2Cl8]2− ионы (σ2π4δ2δ*2) Os–Os үш еселік байланысына және эшеленген геометрияға ие. Төрт еселік байланысы бар дитунгстен қосылысының мысалы – дитунгстен тетра(hpp). Негізгі топ элементтерінің атомдары арасындағы төрт еселік байланыстар белгісіз. Мысал ретінде дикарбон (C2) молекуласы үшін молекулалық орбитальдық теория сигма жүйесінде жұптасқан электрондардың екі жиынтығын (біреуі байланысу, біреуі антибайланысу) және π байланысу орбитальдарының дегенеративті жиынтығында жұптасқан электрондардың екі жиынтығын көрсетеді. Бұл 2 байланыс ретіне тең, яғни екі көміртек атомының арасында қос байланыс бар. Молекулалық орбитальдық диаграммада екі атомды көміртекте екі пи байланысы және сигма байланысы жоқ екені көрсетіледі. С. Шайк және авторлардың жақында жарияланған мақаласында дикарбонда төрт еселік байланыс бар деген пікір айтылды, бірақ бұл күмәнді.
Soon thereafter, F. Albert Cotton and C. B. Harris reported the crystal structure of potassium octachlorodirhenate or K2[Re2Cl8]·2H2O. This structural analysis indicated that the previous characterization was mistaken. Cotton and Harris formulated a molecular orbital rationale for the bonding that explicitly indicated a quadruple bond. In contrast, the [Os2Cl8]2− ion with two more electrons (σ2π4δ2δ*2) has an Os–Os triple bond and a staggered geometry. An example of a ditungsten compound with a quadruple bond is ditungsten tetra(hpp). Quadruple bonds between atoms of main group elements are unknown. For the dicarbon (C2) molecule as an example, molecular orbital theory shows that there are two sets of paired electrons in the sigma system (one bonding, one antibonding), and two sets of paired electrons in a degenerate π bonding set of orbitals. This adds up to a bond order of 2, meaning that there exists a double bond between the two carbon atoms. The molecular orbital diagram of diatomic carbon would show that there are two pi bonds and no sigma bonds. A recent paper by S. Shaik et al. has suggested that a quadruple bond exists in dicarbon, but this is disputed.