离域键

化学术语

离域键是指多个原子之间形成的共价键。离域键有缺电子多中心键、富电子多中心键、π配键、夹心键和共轭π键等几种类型。当分子中总的价电子对数目少于键的数目时，就会形成缺电子多中心键。

化学键介绍

当分子中总的价电子对数目少于键的数目时，就会形成缺电子多中心键。例如，在乙硼烷中有两个B─H─B桥式两电子三中心键。缺电子多中心键常导致形成环状或笼形分子结构。当电子对的数目超过可能形成的定域键数时，会出现富电子多中心键。例如，在XeF2中存在四电子三中心键。π配键是配体的π电子向受体配位形成的（见配位化合物）。例如在[(C2H4)PtCl3]中，乙烯的π电子向铂原子配位，形成C─Pt─C三中心键。夹心键是指夹心络合物中存在的共轭π 键向中心离子的配位键。最早发现的夹心络合物是二茂铁Fe(C5H5)2，其中铁和两个茂环之间存在夹心键。共轭π 键是在三个以上原子中心之间形成的大π键。苯是典型的包含共轭π键的分子，其中有遍及六个碳原子的大π键。

具有离域键的分子不可能用唯一的只含定域键的结构式表示。从定域键形成离域键，能使体系的能量降低，降低的这部分能量称为共轭能或离域能。

特殊化学键

大π键

1.定义：在多原子分子中如有相互平行的p轨道，它们连贯重叠在一起构成一个整体，p电子在多个原子间运动形成π型化学键，这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键，或大π键。

2.形成大π键的条件：

①这些原子都在同一平面上；②这些原子有相互平行的p轨道；③p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍。

大π键是3个或3个以上原子形成的π键，通常指芳环的成环碳原子各以一个未杂化的2p轨道，彼此侧向重叠而形成的一种封闭共轭π键。

例如，苯的分子结构是六个碳原子都以sp2杂化轨道结合成一个处于同一平面的正六边形，每个碳原子上余下的未参加杂化的p轨道，由于都处于垂直于苯分子形成的平面而平行，因此所有p轨道之间，都可以相互重叠而形成以下图式，苯的大π键是平均分布在六个碳原子上，所以苯分子中每个碳碳键的键长和键能是相等的。

又如，1，3-丁二烯分子式为H2C=CH-CH=CH2，4个碳原子均与3 个原子相邻，故采用sp2杂化。这些杂化轨道相互重叠，形成分子σ骨架，故所有原子处于同一平面。每个碳原子还有一个未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面，每个p轨道里面有一个电子，故丁二烯分子中存在一个“4轨道4电子”的p-p大π键。通常用bπa 来表示，其中a为平行的p轨道的数目，b表示平行p轨道里电子数。

3.分类：

离域π键：在这类分子中，参与共轭体系的所有π 电子的游动不局限在两个碳原子之间，而是扩展到组成共轭体系的所有碳原子之间。这种现象叫做离域。共轭π键也叫离域键或非定域键。由于共轭π 键的离域作用，当分子中任何一个组成共轭体系的原子受外界试剂作用时，它会立即影响到体系的其它部分。共轭分子的共轭π键或离域键是化学反应的核心部位。

定域π键：有机分子中只包含 σ 键和孤立π 键的分子称为非共轭分子。这些σ 键和孤立π 键，习惯地被看成是定域键，即组成σ 键的一对σ 电子和孤立π 键中一对π 电子近似于成对地固定在成键原子之间。这样的键叫做定域键。例如，CH4分子的任一个C－Hσ 键和CH2=CH2分子的π 键，其电子运动都局限在两个成键原子之间，都是定域键。

共轭与超共轭

共轭效应

不饱和的化合物中，有三个或三个以上互相平行的p轨道形成大π键，这种体系称为共轭体系。共轭体系中，π电子云扩展到整个体系的现象称为电子离域或离域键。

共轭效应：电子离域，能量降低，分子趋于稳定，键长平均化等现象称为共轭效应，也叫做C效应。

共轭效应的结构特点：共轭体系的特征是各σ键在同一平面内，参加共轭的p轨道轴互相平行，且垂直于σ键在的平面，相邻p轨道间从侧面重叠发生键离域。共轭效应与诱导效应相比还有一个特点是沿共轭体系传递不受距离的限制。

超共轭效应

烷基上C原子与极小的氢原子结合，由于电子云的屏蔽效力很小，所以这些电子比较容易与邻近的π电子（或p电子）发生电子的离域作用，这种涉及到σ轨道的离域作用的效应叫超共轭效应。超共轭体系，比共轭体系作用弱，稳定性差，共轭能小。

共轭的类型

π-π共轭

通过形成π键的p轨道间相互重叠而导致π电子离域作用称为π-π共轭.参加共轭的原子数目等于离域的电子总数,又称为等电子共轭.我们可以简单地概括为双键,单键相间的共轭就是π-π共轭.例如: 共轭体系的分子骨架称做共轭链.

p-π共轭体系

通过未成键的p轨道（包括全满，半满及全空轨道）与形成π键的p轨道的重叠而导致的电子离域作用，称为p-π共轭。包括富电子，足电子，缺电子三种p-π共轭类型。我们也可以简单地理解为：双键相连的原子上的p轨道与π键的p轨道形成的共轭即为p-π共轭。

超共轭类型

σ-π超共轭

丙烯分子中的甲基可绕C—Cσ键旋转，旋转到某一角度时，甲基中的C-Hσ键与C=C的π键在同一平面内，C-Hσ键轴与π键p轨道近似平行，形成σ-π共轭体系，称为σ-π超共轭体系。

在研究有机反应时有着重要的应用，在学习不对称烯烃的HX加成反应时，我们以C正离子形成的稳定性来解释马尔科夫尼科夫规则，若应用σ-π超共轭效应，则不仅说明甲基是推电子的，同时加深了对这一经验规则的深入理解。再如，不饱和烯烃的a-H的特殊活泼性也可以用σ-π超共轭效应来理解。丙烯的甲基比丙烷的甲基活泼的多，在液氨中丙烯中甲基的H易被取代，丙烷中甲基的H不易被取代。

σ-p超共轭

当烷基与正离子或游离基相连时，C-H上电子云可以离域到空的p空轨道或有单个电子的p轨道上，使正电荷和单电子得到分散，从而体系趋于稳定，称做σ-p超共轭体系。简单的说就是C-H的σ键轨道与p轨道形成的共轭体系称做σ-p超共轭体系。如乙基碳正离子即为σ-p超共轭体系。参加σ-p超共轭的C-H数目越多，正电荷越容易分散，C正离子就越稳定。

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