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标题: 为什么羧基中的非羟基氧是sp2杂化，但酯键中的非羟基氧是sp3杂化呢？？ [打印本页]

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Author: 害虫 时间: 2022-5-22 12:34
标题: 为什么羧基中的非羟基氧是sp2杂化，但酯键中的非羟基氧是sp3杂化呢？？
这两者的不同之处就在于一个非羟基氧连接的是H、一个连接的是R基，也就是说是这两个基团的不同导致的。具体是怎么影响的呢？这种p-Pi共轭发生的条件是什么？是羰基要连接一个电负性大的原子吗？谢谢~

作者
Author: ChemG 时间: 2022-5-22 14:56
1. 一般认为sp3杂化是四面体构型，sp3杂化的O比如水分子会形成两个单键，也就是羧基中羟基的结构。而sp2杂化会形成平面三角形，两个未成对电子，其中一个与C成σ键，另一个在p轨道中与C形成pi键。
2. p-pi共轭以羧基来说就是羟基氧的孤对电子向羰基的双键供电子；能发生p-pi共轭的条件是双键连接的原子要有孤对电子呀，比如胺基、羟基、卤素、巯基等。影响p-pi共轭程度还包括孤对电子和双键电子云在空间的重叠；比如氯苯中，由于氯和碳元素处于不同周期，Cl 3p轨道的孤对电子和苯环的大pi键重叠程度较低，导致p-pi共轭程度比较低，结合诱导效应总体来看氯取代会钝化苯环。

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Author: zjxitcc 时间: 2022-5-22 15:15
本帖最后由 zjxitcc 于 2022-5-22 15:17 编辑

除非搞高中化学教学，建议放弃这类无法严格定义、目标量不是可观测量的定性理论。

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Author: sobereva 时间: 2022-5-23 01:10
什么叫“酯键中的非羟基氧”，酯键根本没有羟基，只有=O和-O-。
用Multiwfn画个ELF或LOL图（看手册4.5节的一堆例子），恰当调节等值面数值，就能看到氧上的孤对电子存在情况，如下所示。
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O明显有两块孤对电子，且有一个键，按照传统结构化学的“说法”可视为sp2杂化。
-O-虽然乍看起来只有一块孤对电子，但孤对电子并不完全在酯基局部平面上，而是一定程度延展到pi区域。用Multiwfn计算Mayer键级，C1-O3几乎正好为2，C1-O4只有1.16，说明只有较弱的pi作用。因此，O4既不算是sp3，也不算是sp2，处在灰色地带。无法被非黑即白的结构化学上的经典说法所确切描述。

作者
Author: ggdh 时间: 2022-5-23 11:46
从传统有机观点看, 都是sp2杂化都有p-π共轭
p-π共轭发生的条件是p轨道和π轨道平行并且靠近

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Author: wzkchem5 时间: 2022-5-23 14:29
不要纠结这种问题，因为sp2杂化和sp3杂化之间的界限不是严格的。搞不好那两个氧一个是sp2.3，一个是sp2.6，根本不是严格的sp2、sp3，这都很有可能。有的教材为了方便考试出题，把很多本来模糊的杂化方式强行清晰化，比如但凡是氧连了两个单键的一律称为sp3，但凡是氧连了一个双键的一律称为sp2，但其实根本就不是这样的，实际杂化方式是sp2到sp3之间的连续谱，取其中的任何非整数都是有可能的，甚至p的杂化比例小于2或者大于3都是有可能的。这就像高中老师说HSO4-是强酸，高考也是按这样考的（起码我们当时是这样，不知道现在还是不是），但是到了大学你才知道HSO4-其实是中强酸。诸如“某某氧是sp2，另一种氧是sp3”也属于类似“HSO4-是强酸”的这种，出了考场就应该抛弃的知识。
你可以这样设想，一个羧酸，按你的说法应该有一个氧是sp2、另一个是sp3。现在让羧酸的质子逐渐电离，最后变成羧酸根。羧酸根的两个氧是等价的，所以要么都是sp2，要么都是sp3。那么问题来了，杂化方式是O-H键拉伸到多长的时候变的？是突变还是渐变？显然，不可能在某个键长的时候突变，一定是渐变的，也就是在O-H键拉伸得比较长的时候，必然存在氧的杂化方式介于sp2和sp3之间的情形。那么既然O-H键比较长的时候杂化方式可以不是整数，O-H键是正常长度的时候杂化方式同样可以不是整数。

作者
Author: granvia 时间: 2022-5-23 23:15
大多数人认为乙烯中C采取sp2杂化，但也有观点认为是sp3杂化，每个C在分子平面上下的两个sp3与另一个C的相应杂化轨道形成香蕉键。所以，不必太纠结。你也可以认为是介于sp2和sp3之间的sp^n杂化，n值可以按照Coulson夹角公式求出，但这只是粗略的模型

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