香蕉键

更新时间:2022-08-25 14:55

香蕉键也称弯曲键,是有机化学中的一类共价键,其3D模拟形状就像一个香蕉。这个概念描述的是一个小环分子内“弯曲的”电子密度或电子排布,例如环丙烷,白磷中的共价键和乙硼烷中的三中心两电子键

简介

香蕉键,英文名称为banana bond,也称之为弯曲键,是指某些有机环状化合物,特别在3元环中,由于碳的杂化类型决定键角小于杂化轨道的伸展方向,难以形成“头碰头”的正常σ键,电子云交盖不好,重叠程度小,张力大,形成了一种弯曲的共价键。这种键较不稳定,故而环丙烷,环氧乙烷等表现了一些特殊的性质。

环丙烷的构象

环丙烷的三个碳原子必须在同一个平面上,所以碳原子核连线之间的夹角为60度。若环碳原子以sp3杂化,则分子轨道之间的正常角度应为109.5°。因此在形成环丙烷时,可以有两种选择:一种是保持正常的109°,轨道彼此间电子的排斥最小(正四面体),但这样就会使得两个轨道重叠得非常不好。另外一种是不管轨道间的电子排斥,而使轨道的轴和碳原子之间的轴在同一条线上,以达到最大的重叠。而实际上测得环丙烷分子的C-C-C键角为105度30分,H-C-H键角为115°,C-C键长和C-H键长分别是151.0pm和108.9pm。这说明,为了使分子的能量达到最适合的程度,实际上环丙烷中的价键是这两种成键方式协调的一个结果,也就是既大略地保持原来轨道间的角度,又达到一定程度重叠而形成弯曲的键或称为香蕉键。如图1所示所成的香蕉键。

因此环丙烷的碳碳单键比一般碳碳单键的键长(154pm)要短。由于三个碳原子形成了环,所以六个氢原子都形成重叠型,并且是均等的。

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