苯能形成氫鍵嗎?

時間 2021-05-30 02:36:36

1樓:

可以。10.1002/anie.200705157Grimme在08年的一篇文獻,其中對比了兩個芳環之間的兩種常見的弱相互作用,pi-氫鍵和pi-pi stacking。

對於苯環來說,pi-氫鍵還比pi-pi堆積穩定一點點。對於萘、蒽、並四苯、並五苯...pi-pi堆積就比pi-氫鍵更穩定了。

之前做過SAPT能量分解,這個pi-氫鍵的結構是靜電和色散的共同作用。一些弱相互作用的約化密度梯度視覺化分析、靜電勢分析發在這個貼了,嫌麻煩不再粘一次了。有興趣的話可以看一下~

2樓:schokodale

關於苯能否形成氫鍵這件事,因不同階段教科書對氫鍵的理解不同,會產生一些差別。下面就氫鍵的不嚴格定義(我自己的理解)從原理上解釋。

氫鍵,本質上是乙個帶足夠正電性的H和乙個足夠富電子的原子/基團,因為電子由富電子的原子/基團的分子軌道向H原子軌道轉移,從而產生了力的作用。這個作用產生的電子相互作用遠遠不及一根化學鍵,畢竟H的原子軌道已經有兩個電子佔住了,因此屬於「次級鍵」。

不難看出形成氫鍵的基本條件有兩個半:

有足夠正電性(近乎裸露)的氫原子

富電子原子/基團

位置合適(H和富電子區域不能離得太遠,取向也要合適,但並不盡然,因此算半個)

因此滿足上述條件就能形成氫鍵

苯上的H因為C-H並不是乙個極性很高的鍵,因此苯沒有足夠正電性的質子,不能作為氫鍵供體。但相對的,苯有乙個富電子的π鍵,可以作為氫鍵受體。

常見的苯環氫鍵有如下兩類(限於我的認知,還有更多的之後會補充)

1.苯環與質子:在極強酸,乙個例子是硼碳酸 ,這種酸完全解離,體系無水,H以質子形態存在,此時加入苯,會短暫形成如下圖氫鍵。

此處苯環採用π鍵畫法是為了說明π鍵做給電子體,凱庫勒式不好表達

苯-H氫鍵,此時正電荷已經不只屬於氫,因此採用中括號正電荷畫法

2.苯環與有足夠正電荷的氫原子:最簡單的例子是苯-氯仿。

由於三個氯的吸電子誘導效應(不知道這個效應的可以看我的另乙個回答:求教給電子和吸電子的問題? - schokodale的回答 - 知乎 https:

),氫原子正電性非常高(同時也具有了一定酸性,在強鹼性條件下,比如t-BuOK/t-BuOH環境,可以去質子然後α-消除形成二氯卡賓,當然這是題外話),可以形成氫鍵

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