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(1)参与形成π键的原子在同一平面上,每个原子可提供p轨道且这些p轨道互相平行,以保证这些p 轨道最大限度的重迭, (2)总的π电子数小于参与形成π键的p轨道数目的二倍.n个p轨道可组合成n个π型分子轨道,其 中成键、反键轨道各占一半.如果π电子数m小于2,可保证成键电子数多于反键电子数,因而有净的成 键效应 由n个共轭原子、m个π电子所形成的离域π键记为h.当m=n时,称为正常离域π键,如分子: H,C、 CH CH2 为Π4即形成四中心四电子离域π键,当m>n时,称为多电子离域π键.体系中含有O,N,Cl,S等带有 孤对电子的原子时,常形成这类离域π键.如羧酸根 R一 所形成的离域π键为Π生,当m<n时,称为缺电子离域π键.如丙烯基阳离子 [CH2=CH-CH2]* 的离域π键为.氯丙烯中的CI比较活泼,因其容易放出C而生成稳定的丙烯基阳离子: CH2=CH-CH2CI-CH2=CH-CH+CI 从而可以解释氯丙烯常发生离子型反应的原因. 5.4.4电荷密度 电荷密度一般指电子密度p(),但这里所讨论的电荷密度却是指各个原子上的电子集居数(或布居数, 英文为population).若π型分子轨道 (5-61) 其中中,为原子r的形成π键的p轨道,前面我们曾指出,cm近似为电子在原子轨道中,的几率。若中占有 m个电子,则上的电子在原子r的集居数为 qir=njcr (5-62) π电子在原子r的总的集居数9,(即本节所指的电荷密度),应该是对所有占据轨道中上的属于原子r的集 居数求和: q=∑n9晚 (5-63) 例如,丁二烯分子,占据π轨道为(5-46)式中的中1和2,由其中的组合系数和上式,可算出碳原子1 的电荷密度为 q1=2×0.37172+2×0.60152=1.0 同理可得 92=93=94=1.0 (5-64) 即丁二烯的π电子在四个碳原子上的电荷密度相等. 5.4.5键级 离域π电子在分子体系内诸共轭原子间运动,对每对相邻共轭原子的成键作用都有贡献,在实际应用 中,常用离域π电子的键级来表征这些π电子对成键作用的贡献大小。相邻共轭原子r和s间离域π键的键 级定义为 pa-∑nCvCp (5-65) 式中为中上的电子数.上式的求和仅遍及占据轨道,不相邻共轭原子π键的键级定义为零. 由(5-46)式的组合系数,容易写出丁二烯分子离域π键的键级: 134134 (1)参与形成 π 键的原子在同一平面上,每个原子可提供 p 轨道且这些 p 轨道互相平行,以保证这些 p 轨道最大限度的重迭. (2)总的 π 电子数小于参与形成 π 键的 p 轨道数目的二倍.n 个 p 轨道可组合成 n 个 π 型分子轨道,其 中成键、反键轨道各占一半.如果 π 电子数 m 小于 2n,可保证成键电子数多于反键电子数,因而有净的成 键效应. 由 n 个共轭原子、m 个 π 电子所形成的离域 π 键记为ߎ௠ ௡ .当 m=n 时,称为正常离域 π 键,如分子: C CH2 H2C CH2 为 P4 4 即形成四中心四电子离域 π 键,当 m>n 时,称为多电子离域 π 键.体系中含有 O,N,Cl,S 等带有 孤对电子的原子时,常形成这类离域 π 键.如羧酸根 C O O R 所形成的离域 π 键为ߎଷ ସ,当 m<n 时,称为缺电子离域 π 键.如丙烯基阳离子 [CH2=CHെCH2] + 的离域 π 键为Πଷ ଶ.氯丙烯中的 Cl 比较活泼,因其容易放出 Cl- 而生成稳定的丙烯基阳离子: CH2=CHെCH2Cl→CH2=CHെCHଶ ା+Cl- 从而可以解释氯丙烯常发生离子型反应的原因. 5.4.4 电荷密度 电荷密度一般指电子密度 ρ(r),但这里所讨论的电荷密度却是指各个原子上的电子集居数(或布居数, 英文为 population). 若 π 型分子轨道 ψj= n r1 cjrϕr (5-61) 其中 ϕr 为原子 r 的形成 π 键的 p 轨道,前面我们曾指出,cjr 2近似为电子在原子轨道 ϕr的几率。若 ψj占有 nj 个电子,则 ψj 上的电子在原子 r 的集居数为 qjr=njܿ௝௥ ଶ (5-62) π 电子在原子 r 的总的集居数 qr(即本节所指的电荷密度),应该是对所有占据轨道 ψj上的属于原子 r 的集 居数求和: qr= j njܿ௝௥ ଶ (5-63) 例如,丁二烯分子,占据 π 轨道为(5-46)式中的 ψ1 和 ψ2,由其中的组合系数和上式,可算出碳原子 1 的电荷密度为 q1 =2×0.37172 +2×0.60152 =1.0 同理可得 q2=q3=q4=1.0 (5-64) 即丁二烯的 π 电子在四个碳原子上的电荷密度相等. 5.4.5 键级 离域 π 电子在分子体系内诸共轭原子间运动,对每对相邻共轭原子的成键作用都有贡献,在实际应用 中,常用离域 π 电子的键级来表征这些 π 电子对成键作用的贡献大小。相邻共轭原子 r 和 s 间离域 π 键的键 级定义为 prs= j njcjrcjs (5-65) 式中 nj 为 ψj上的电子数.上式的求和仅遍及占据轨道,不相邻共轭原子 π 键的键级定义为零. 由(5-46)式的组合系数,容易写出丁二烯分子离域 π 键的键级:
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