Введение

Два фенильных кольца, связанных N═N двойной связью.
Chembox
|Verifiedfields = changed
|Watchedfields = changed
|verifiedrevid = 458972978
|Name = Azobenzene
|ImageFile Ref =
|ImageFile = (E) 1,2 diphenyldiazene 200. svg
|ImageName = Структурная формула азобензола
|ImageFile1 = Azobenzene trans 3D balls. png
|ImageSize1 = 240px
|ImageName1 = Модель азобензола в виде шаров и палочек
|IUPACName = (E) Diphenyldiazene
|OtherNames = Азобензол
|Section1=
|Section2=Chembox Properties
|C=12 | H=10 | N=2
|Appearance = оранжево-красные кристаллы
|Solubility = 6.4 мг/л (25 °C)
|MeltingPt = 67.88 °C (транс), 71.6 °C (цис)
|MeltingPt ref =
| MagSus = 106.8·10−6 см³/моль
| RefractIndex = 1.6266 (589 нм, 78 °C) и иногда называются «диазенами». Диазены сильно поглощают свет и являются распространенными красителями. Существуют различные классы азокрасителей, наиболее заметные из которых содержат гетероарильные кольца.

Структура и синтез

Азобензол был впервые описан Эйльхардом Митшерлихом в 1834 году. Желтовато-красные кристаллические хлопья азобензола были получены в 1856 году. Его исходный способ получения аналогичен современному. Согласно методу 1856 года, нитробензол восстанавливается железной стружкой в присутствии уксусной кислоты. В современном синтезе в качестве восстановителя используется цинк в присутствии основания. Также применяется промышленный электросинтез из нитробензола. *транс*-Изомер азобензола является плоским, с расстоянием между атомами азота N–N, равным 1,189 Å. *цис*-Изомер азобензола является неплоским, с двугранным углом C–N=N–C, равным 173,5°, и расстоянием между атомами азота N–N, равным 1,251 Å. *Транс*-изомер более стабилен примерно на 50 кДж/моль, а энергетический барьер изомеризации в основном состоянии составляет около 100 кДж/моль.

Реакции

Азобензол — слабое основание, но протонируется по одному из атомов азота при pKa = 2,95. Он выступает в роли основания Льюиса, например, по отношению к тригалогенидам бора. Он образует связи с низковалентными металлическими центрами, например, Ni(Ph₂N₂)₂(PPh₃)₂ хорошо изучен. Окисление азобензола приводит к образованию азоксибензола. Гидрирование дает дифенилгидразин.

Трансцидная изомеризация

Азобензол (и производные) подвергается фотоизомеризации между транс- и цис-изомерами. Цис-азобензол в темноте релаксирует обратно в транс-изомер. Такое термическое расслабление происходит медленно при комнатной температуре. Переключение между двумя изомерами возможно с помощью определенных длин волн света: ультрафиолетового света, соответствующего энергетической щели π π* (S2 состояние) перехода, для преобразования транс в цис, и синего света, эквивалентного энергетической щели n π* (S1 состояние) перехода, для цис в транс изомеризации. Цис-изомер менее стабилен, чем транс-изомер по ряду причин (например, он имеет искаженную конфигурацию и меньшую делокализацию электронов, чем транс-изомер). Фотоизомеризация обеспечивает обратимое накопление энергии (в качестве фотопереключателей).

Спектроскопическая классификация

Длины волн, при которых происходит изомеризация азобензола, зависят от конкретной структуры каждой азомолекулы, но обычно их можно разделить на три класса: молекулы типа азобензола, аминоазобензолы и псевдостильбены. Эти азосоединения имеют жёлтый, оранжевый и красный цвета соответственно, благодаря незначительным различиям в их спектрах электронного поглощения. Соединения, подобные незамещенному азобензолу, демонстрируют поглощение n π* низкой интенсивности в видимой области спектра и гораздо более интенсивное поглощение π π* в ультрафиолетовой области. Азосоединения, замещенные в орто- или пара-положении электронодонорными группами (например, аминогруппами), классифицируются как аминоазобензолы и склонны к протеканию изомеризации по механизму "концертированной инверсии", при котором оба угла CNN изгибаются одновременно. Существуют экспериментальные и вычислительные данные, подтверждающие существование многостадийного механизма вращения, включающего триплетное состояние.

Фотоиндуцированные движения

Фотоизомеризация азобензола является формой светоиндуцированного молекулярного движения. Эта изомеризация также может приводить к движению на больших масштабах. Например, поляризованный свет вызывает изомеризацию молекул с последующим релаксированием в случайных положениях. Однако те расслабленные (транс) молекулы, которые оказываются ориентированы перпендикулярно поляризации падающего света, больше не способны поглощать и остаются зафиксированными. Таким образом, происходит статистическое обогащение хромофоров, ориентированных перпендикулярно поляризованному свету (ориентационное выжигание). Поляризованное облучение делает азосодержащий материал анизотропным и, следовательно, оптически двупреломляющим и дихроичным. Эту фотоориентацию можно также использовать для ориентации других материалов (особенно в жидкокристаллических системах).

Разное

Азобензол подвергается ортометаллированию под действием металлокомплексов, например, дикобальтовым октакарбонилом.