Ligação carbono-carbono - Carbon–carbon bond

Uma ligação carbono-carbono é uma ligação covalente entre dois átomos de carbono . A forma mais comum é a ligação simples : uma ligação composta por dois elétrons , um de cada um dos dois átomos. A ligação simples carbono-carbono é uma ligação sigma e é formada entre um orbital hibridizado de cada um dos átomos de carbono. No etano , os orbitais são sp 3 - orbitais hibridizados , mas ligações simples formadas entre átomos de carbono com outras hibridizações ocorrem (por exemplo, sp 2 a sp 2 ). Na verdade, os átomos de carbono na ligação simples não precisam ser da mesma hibridização. Os átomos de carbono também podem formar ligações duplas em compostos chamados alcenos ou ligações triplas em compostos chamados alcinos . Uma dupla ligação é formada com um orbital hibridizado sp 2 e um orbital p que não está envolvido na hibridização. Uma ligação tripla é formada com um orbital hibridizado com sp e dois orbitais p de cada átomo. O uso dos orbitais p forma uma ligação pi .

Cadeias e ramificações

O carbono é um dos poucos elementos que podem formar longas cadeias de seus próprios átomos, uma propriedade chamada catenação . Isso, juntamente com a força da ligação carbono-carbono, dá origem a um enorme número de formas moleculares, muitas das quais são importantes elementos estruturais da vida, portanto, os compostos de carbono têm seu próprio campo de estudo: a química orgânica .

2,2,3-trimetilpentano

A ramificação também é comum em esqueletos C − C. Os átomos de carbono em uma molécula são categorizados pelo número de vizinhos de carbono que possuem:

Em "moléculas orgânicas estruturalmente complexas", é a orientação tridimensional das ligações carbono-carbono em loci quaternários que dita a forma da molécula. Além disso, os loci quaternários são encontrados em muitas pequenas moléculas biologicamente ativas, como a cortisona e a morfina .

Síntese

As reações de formação de ligações carbono-carbono são reações orgânicas nas quais uma nova ligação carbono-carbono é formada. Eles são importantes na produção de muitos produtos químicos sintéticos, como produtos farmacêuticos e plásticos .

Alguns exemplos de reações que formam ligações carbono-carbono são reações aldólicas , reações de Diels-Alder , a adição de um reagente de Grignard a um grupo carbonila , uma reação de Heck , uma reação de Michael e uma reação de Wittig .

A síntese dirigida de estruturas tridimensionais desejadas para átomos de carbono terciários foi em grande parte resolvido durante o final do 20 th século, mas a mesma capacidade de síntese directa de carbono quaternário não começou a emergir até a primeira década do 21 r século.

Forças e comprimentos de ligação

A ligação simples carbono-carbono é mais fraca do que CH, OH, NH, HH, H-Cl, CF e muitas ligações duplas ou triplas, e comparável em resistência a ligações CO, Si-O, PO e SH, mas é comumente considerado forte.

Ligação C – C Molécula Energia de dissociação da ligação (kcal / mol)
CH 3 −CH 3 etano 90
C 6 H 5 −CH 3 tolueno 102
C 6 H 5 −C 6 H 5 bifenil 114
CH 3 C (O) −CH 3 acetona 84
CH 3 -CN acetonitrila 136
CH 3 −CH 2 OH etanol 88

Os valores dados acima representam as energias de dissociação da ligação CC que são comumente encontradas; ocasionalmente, os valores discrepantes podem se desviar drasticamente dessa faixa.

Comparação de comprimentos de ligação em hidrocarbonetos simples
Molécula Etano Etileno Acetileno
Fórmula C 2 H 6 C 2 H 4 C 2 H 2
Classe alcano alceno alcino
Estrutura Etano-escalonado-CRC-MW-dimensões-2D.png Etileno-CRC-MW-dimensões-2D.png Acetileno-CRC-IR-dimensões-2D.png
Hibridização de carbono sp 3 sp 2 sp
Comprimento da ligação CC 1,535 Å 1,339 Å 1,203 Å
Proporção de ligação simples CC 100% 87% 78%
Método de determinação de estrutura espectroscopia de microondas espectroscopia de microondas espectroscopia infravermelha


Casos extremos

Ligações simples CC longas e fracas

Vários casos extremos foram identificados em que a ligação CC é alongada. No dímero de Gomberg , uma ligação CC é bastante longa em 159,7 picômetros . É esta ligação que se quebra de forma reversível e imediata à temperatura ambiente em solução:

Gomberg dimer dissociation.png

Na molécula ainda mais congestionada hexakis (3,5-di- terc- butilfenil) etano , a energia de dissociação da ligação para formar o radical triarilmetil estabilizado é de apenas 8 kcal / mol. Também uma consequência de sua severa congestão estérica, hexakis (3,5-di- terc- butilfenil) etano tem uma ligação central muito alongada com um comprimento de 167 pm.

Ligações duplas CC torcidas e fracas

A estrutura do tetraquis (dimetilamino) etileno (TDAE) é altamente distorcida. O ângulo diedro para as duas extremidades N 2 C é de 28º, embora a distância C = C seja 135 pm normal. O tetraisopropiletileno quase isoestrutural também tem uma distância C = C de 135 pm, mas seu núcleo C 6 é plano.

Ligações triplas CC curtas e fortes

No extremo oposto, a ligação simples carbono-carbono central do diacetileno é muito forte a 160 kcal / mol, pois a ligação simples une dois carbonos de hibridização sp. As ligações múltiplas carbono-carbono são geralmente mais fortes; a ligação dupla de etileno e a ligação tripla de acetileno foram determinadas como tendo energias de dissociação de ligação de 174 e 230 kcal / mol, respectivamente. Uma ligação tripla muito curta de 115 pm foi observada para as espécies de iodônio [HC≡C – I + Ph] [CF 3 SO 3 - ], devido à forte porção de iodônio que retira elétrons.

Veja também

Referências