共役系 – Wikipedia
化学における共役系(きょうやくけい、英: conjugated system)は、化合物中に交互に位置する単結合および多重結合に非局在化電子を持つ結合p軌道系である。共役系は一般的に、分子全体のエネルギーを低下させ、安定性を高める。非共有電子対やラジカル、カルベニウムイオンなども共役系の一部となりうる。化合物は環状、非環状、線状あるいはこれらの混合物である。 共役は、間に存在するσ結合を越えたp軌道同士の重なり合いである(重原子ではd軌道も関与できる)[1]。 共役系は、間の単結合により橋渡しされた、p軌道が重なり合った領域である。共役系によって、全ての隣接し整列したp軌道に渡ってπ電子が非局在化している[2]。π電子は、単一の結合あるいは原子ではなく、原子のグループに属している。 「最大」の共役系はグラファイトや導電性高分子、カーボンナノチューブ(バックミンスターフラーレンに由来する)で見られる。 異なる種類のp軌道供与基との共役 共役は、交互の単結合および二重結合によって起こり得るが、他の方法でも起こる。鎖中のそれぞれの近接した原子が利用可能なp軌道を有していれば、その系は共役していると考えることができる。例えば、フラン(図)は2つの交互の二重結合と1位に一つの酸素原子を持つ五員環である。酸素原子は2つの孤立電子対を持ち、そのうち1つがその位置におけるp軌道を占有していることによって、五員環の共役を維持している。環上の窒素原子あるいは環のα位に位置するカルボニル基 (C=O) 、イミノ基 (C=N)、ビニル基 (C=C) 、アニオンの様な官能基の存在もまた、共役の維持に寄与するp軌道の供与体として十分である。 共役環式化合物[編集] 環式化合物は、部分的あるいは完全に共役することができる。完全に共役した単環性炭化水素であるアヌレンは、芳香族性、非芳香族性、反芳香族性を示す。 芳香族化合物[編集] ヒュッケル則を満たす共役、平面、環式化合物は芳香族であり、並外れた安定性を示す。古典的な例であるベンゼンは、6個の電子が平面の環の上下に存在する系である。 非芳香族化合物[編集] 交互に存在する二重結合および単結合を持つ全ての化合物が芳香族性を示す訳ではない。例えば、シクロオクタテトラエンは交互の単結合および二重結合を有しており、通常「桶」型の配座をとっている。このような非平面上分子ではp軌道がよく整列しないため、炭素原子環で電子を容易に共有することができない。分子は共役していると考えられるが、芳香族でも反芳香族でもない(分子が平面でないため)。 色素における共役系[編集]
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