共振论的基本概念 ★★ 某些分子、离子或自由基不能用某个单一的结构来解释其某种性质(能量值、键长、化学性能)时,我们就用两个或两个以上的结构式来代替通常的单一结构式,这个过程叫共振。用共振符号双向箭头表示。 例如:甲酸根离子HCOO就不能用单一的结构式来表示。因为在上式中有C=O双键和C-O单键两种键,那么C-O单键键长应为143pm,C=O双键键长应为120pm,而实际测得甲酸根离子中的两个碳氧键键长都是126pm,即表明甲酸根离子中没有真正的C-O和C=O。所以只能用下面两个共振式来表示。 其意义是C-O键介于双键和单键之间的中间状态,负电荷被两个氧承担。 这些组合结构叫共振杂化体(resonance hybrid)或简称杂化体,也就是说Ⅰ和Ⅱ综合称共振杂化体,每个参与杂化的结构叫共振结构式(resonance structures)或极限结构式,也就是说Ⅰ和Ⅱ互称共振结构式。 但并不是说,甲酸根离子一会是极限结构式Ⅰ,一会是极限结构式Ⅱ,也不是说一半是Ⅰ,一半是Ⅱ,而是介于Ⅰ和Ⅱ之间,Ⅰ和Ⅱ都不能表示其真实结构,不能单独存在、独立表示,只能参与共振杂化体。L.Pauling的学生芝加哥大学的G.W.Wheland教授所作的生物杂化体的比喻是有启发性的。如把骡子看作是马和驴杂交后生下的动物,是生物杂化体。这并不是说骡子是几分之几的马和几分之几的驴,也不能说骡子有时候是马,有时候是驴,只能说骡子是与马和驴都有关系的动物。因而可用两种熟知的动物马和驴来很好地说明骡子。加利福尼亚工艺学院的J.D.Roberts教授的比喻就更恰当了,在中世纪,欧洲有一个旅行者从印度回来,他把犀牛描绘成龙和独角兽的生物杂化体,用两种熟知的、但完全是想像中的动物来很好地描绘一种真实的动物。再如:1,3-丁二烯CH=CH—CH=CH,分子中C=C双键的键长不是134pm,而是137pm,C-C单键的键长不是154pm,而是148pm,说明分子中不存在纯粹的单双键,所以不能用一个结构式表示,而应该用共振杂化体表示。 应写出上面六个共振结构式。因此:Ⅰ~Ⅵ各称共振结构式,Ⅰ~Ⅵ综合称共振杂化体,从Ⅰ~Ⅵ是靠可动电子云互相转变而成,哪一个也不是1,3-丁二烯的真实结构,不能单独表示、单纯存在,其真实结构介于Ⅰ~Ⅵ之间。 书写共振结构式遵循的基本原则 ★★ (1)同一化合物分子的极限结构式,原子核相对位置不变,只是电子(一般是π 电子和未共用电子对)排列不同。例如: (2)参与共振的所有原子共平面,都具有p轨道,如π 键、自由基、离...