高中化學 血紅蛋白中氮的雜化方式是什麼?

時間 2021-05-30 08:49:21

1樓:伍偉夫

由於在無機化學教學中要涉及無機元素的生物學效應問題。所以對於像葉綠素(它與血紅素有許多共同點)這樣比較重要的分子結構,人們也會比較留意。這裡,打算從無機化學的角度,來談談對於血紅素結構式的一些看法。

首先要指出的是,「價鍵結構式」是價鍵理論範疇內的一種分子結構表示方法。用它很難去表述出,屬於分子軌道理論的「大π鍵」,這樣的化學鍵型。

如,吡咯的結構(見右圖)。

雖然在這個結構式中只畫出了兩個普通的雙鍵(π鍵),其中有乙個丁二烯的部分,也就是有乙個Π44鍵。

而且,由於共軛效應(在π鍵的影響下,與相鄰原子p軌道,去構成大π鍵),該分子中還有乙個遍及整個五元環的Π65鍵。N原子要以乙個p軌道的孤電子對去參與大π鍵的形成。這個N原子為參與這個大π鍵的生成(可以使體系的能量更低),是要改變其雜化型別的(從原來的sp3雜化改為sp2雜化,以便空出乙個p軌道)。

關於血紅素分子,其主體部分(除掉取代基和其中心的Fe2+離子)是乙個,屬於雜環化合物的,(讀作雷)環結構(右圖)。

這個環分子中所有20個C原子和4個N原子都是sp2雜化(多餘再去看,某原子怎麼沒有雙鍵),都在同乙個平面上。分子中有乙個遍及整個平面的大π鍵(用價鍵結構式只能是這樣表示)。其中的4個N原子也處於相同地位。

但是,這4個N原子的成鍵情況在結構式中似乎有明顯的不同。其中,左上與右下的兩個N原子上各鍵合有乙個H原子,而另兩個N原子沒有結合H原子。而這也恰恰是,這兩個H原子更願意脫落的原因(類似於HN3,疊氮酸)。

所成的離子如下圖:

該離子的兩個負電荷在圖中用紅色線段標出(與你所給圖(b)中的電荷符號不同)。但是,電荷並不會只拘泥在這個位置上,而是要屬於整個平面。

當這個離子用其4個N原子上的孤電子對與Fe2+離子配位時,就成了乙個相當穩定且電中性的螯合物,也就是配分子。

這個配分子的中心部分用下右圖來表示,是乙個不嚴謹的表示方法(作為考題還可以)。其中的Fe2+離子怎麼會是4價呢?

最好還是用上右圖來表示。其中的環離子與Fe2+離子間,有4個配位鍵。

2樓:

恕我直言,雖然吡咯是芳香雜環化合物,但是不給資訊的出題人純屬**吡咯、呋喃、噻吩裡面的雜原子都是 sp2 雜化:

具體可以用 Hückel 規則,π 電子數為 4n+2 就可以形成大 π 鍵(然而高中又沒學)

血紅素的卟啉配體上有吡咯環,是 sp2 雜化

3樓:k8algev9

先說結論,事實上是sp,整個卟啉確實是共軛結構,存在大π鍵。

但是這個問題作為高中題是不恰當的:

如果答案給的是sp和sp,那麼它是一道違背事實的錯題,顯然不合適。

如果答案給的是只有sp,那麼它是一道超綱題,因為高中教材並沒有講過苯環以外的結構中存在大π鍵,也沒有講過如何判斷大π鍵的存在,所以學生無從判斷出大π鍵的存在,因此也是不合適的。

對於這種題目,我的一貫態度是拋棄!能出出這樣的題,就說明出題人自己的學術水平有問題,或者腦子不清楚。不要讓自己本來清楚的(儘管未必是全面和完全正確的的)認知體系屈服於出題人的混亂思維!

4樓:芷清蘭馨

應當均為 雜化. 血紅素[1]是卟啉類物質[2]與 形成的配合物, 而配體是個大的雜環分子, 存在共軛大 鍵. 整個成平面結構(鐵的另外兩個配位不算), 也就不可能是 雜化了.[3]

如有誤請指正.

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