Konjugeerunud sidemed

Keemias on konjugeeritud süsteem seotud p-orbitaalide süsteem, millel on delokaliseeritud elektronid. Konjugeeritud süsteemid tekivad mitme mitmekordse sideme abil, mis on üksteisest eraldatud ühekordsete sidemetega. Üldiselt võivad konjugeeritud süsteemid vähendada molekuli üldist energiat ja suurendada selle püsivust. Nad võivad sisaldada üksikuid paare, radikaale või karbeniumioone. Ühend võib olla tsükliline, atsükliline, lineaarne või segatud. Enamasti hoiavad molekuli aatomeid koos ühekordsed sidemed (kus kõrvuti asetsevate aatomite orbitaalid kattuvad). Molekulidel, millel on konjugeeritud süsteem, on tavalisest ühendist erinevad ainulaadsed omadused, mis tekivad tänu delokaliseeritud elektronide jagamisele paljude aatomite vahel.

Konjugatsioon on ühe p-orbitaali kattumine teise p-orbitaaliga üle vahepealse sigma sideme (või ühe sideme). (Konjugeeritud süsteemile võivad kaasa aidata ka suuremate aatomite d-orbitaalid).

Konjugeeritud süsteemis on kattuvate p-orbitaalide piirkond, mis ühendab omavahelisi ühekordseid sidemeid. Need võimaldavad pi-elektronide delokaliseerumist üle kõigi kõrvuti paiknevate joondatud p-orbitaalide. Pi elektronid ei kuulu mitte ühe sideme või aatomi, vaid pigem aatomite rühma.

Suurimad konjugeeritud süsteemid (suurima arvu jagatud elektronidega) on grafiidis, juhtivates polümeerides ja süsiniknanotorudes.

Mehhanism

Konjugatsiooni võivad põhjustada eri tüüpi molekulaarstruktuurid. Konjugatsiooniks peavad kõik ahela naaberaatomid omama vaba p-orbitaali. Paljudel juhtudel on konjugeeritud süsteemid seeria, milles igaühele järgneb kaksikside. On olemas ka teisi süsteeme. Näiteks furaan (vt joonis) on viieliikmeline ring, millel on kaks vahelduvat kaksiksidet ja hapnik 1. positsioonis. Furaani hapnikul on kaks üksikpaari, millest üks täidab p-orbitaali selles positsioonis. Üksiku paari elektron teeb viieliikmelise rõnga konjugatsiooni võimalikuks. Lämmastiku olemasolu rõngas võib olla konjugatsiooniks vajalike pi-orbitaalide allikaks. Samuti võivad konjugatsiooniks vajalikud pi-orbitaalid pärineda rõnga α-substituendirühmadest, näiteks: karbonüülrühm (C=O), imiinrühm (C=N), vinüülrühm (C=C) või anioon.

Kromofoorid

Konjugeeritud süsteemid on peamised asjad, mis moodustavad kromofoorid. Kromofoorid on molekuli valgust neelavad osad, mis võivad põhjustada ühendile nähtava värvuse. Kromofoorid esinevad sageli erinevates orgaanilistes ühendites ja mõnikord ka polümeerides, mis on värvilised või helendavad pimedas. Kromofoorid koosnevad sageli konjugeeritud sidemetest ja/või rõngassüsteemidest, mis võivad sisaldada C-C-, C=C-, C=O- või N=N-sidemeid. Paljudel juhtudel on kromofooridel aromaatsed rõngad.

Konjugatsioon erinevate p-orbitaali loovutavate rühmadega


Beetakaroteeni keemiline struktuur. Üksteist konjugeeritud kaksiksidet, mis moodustavad molekuli kromofoori, on esile toodud punasega.

Küsimused ja vastused

K: Mis on keemias konjugeeritud süsteem?

K: Kuidas tekivad konjugeeritud süsteemid?

K: Milliseid asju võib leida konjugeeritud süsteemis?

K: Kas konjugeeritud süsteemiga ühend võib olla tsükliline?

K: Millised on konjugeeritud süsteemiga molekulide ainulaadsed omadused?

K: Milline on konjugatsiooniga seotud kattuvus?

K: Kus leidub suurimaid konjugeeritud süsteeme?

Otsing