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1,3-丁二烯的 π 分子轨道
16.3
1,3-丁二烯是一个共轭体系,包含四个sp2杂化的碳原子,每个碳原子均有一个未杂化的p轨道,其中含有一个电子。
四个未杂化的原子轨道的线性组合 p 轨道形成四个π分子轨道,其中两个为成键轨道,两个为反键轨道。
四个π电子占据两个最低的分子轨道,ψ1和ψ2。
ψ2 是最高占据分子轨道(HOMO),而 ψ3 是最低未占据分子轨道(LUMO)。
请注意,ψ1 是由全部四个 p 轨道同相重叠形成的,导致所有相邻碳原子之间产生成键相互作用。这解释了 C2–C3 键的部分双键特性以及电子离域所带来的稳定作用。
在 ψ2 中,C2 与 C3 之间的反相重叠产生了一个波节,即电子密度为零且无成键相互作用的区域。
随着分子轨道的能量从 ψ 升高1 到 ψ4,节点数量逐渐增加,成键相互作用减弱。
共轭二烯烃比累积二烯二烯烃和分离二烯二烯烃具有更低的氢化热,使得它们更稳定。 共轭体系的稳定性增强可以从它们的 π 分子轨道来理解。
最简单的共轭二烯烃是 1,3-丁二烯:一种四碳系统,其中每个碳都是 sp2 杂化的,并且具有包含不成对电子的未杂化的 p 轨道。 根据分子轨道理论,原子轨道结合形成分…