Cтраница 2
МО полная волновая функция молекулы строится из функций, описывающих поведение отдельных электронов в поле, создаваемом остальными электронами и всеми атомными ядрами, которые образуют молекулярный остов. Тем самым исходная идея метода МО примыкает к концепции АО с той разницей, что в отличие от последних МО являются многоцентровыми орбиталями. Значение этой аналогии состоит в возможности перенесения в теорию МО всех основных положений теорий и методов многоэлектронного атома. [16]
Особенно сложное положение возникает при анализе проблемы химической связи в возбужденных состояниях, где помимо электронной корреляции существенную роль играют, например, ридберго-вы молекулярные орбитали, весьма похожие на ридберговы орбитали атомов, но уже с молекулярным остовом с асимметричным распределением заряда. В возбужденных состояниях чаще, чем в основном, встречается ситуация, когда в различных областях пространства электронная конфигурация системы различна, так что при возбуждении колебательных состояний молекула с заметной вероятностью оказывается в каждой из этих областей или хотя бы в нескольких из них. И наконец, следует вспомнить об областях псевдопересечений потенциальных поверхностей различных состояний, в которых само представление об электронном состоянии как таковом теряет смысл. [17]
Рассмотрению параметров сверхтонкого расщепления на протонах в сопряженных углеводородных радикалах помогает классификация углеводородов на альтернантные и неальтернантные. Систему называют альтернантной, если атомы молекулярного остова можно разделить на две группы ( пометив, например, атомы одной группы звездочками) таким образом, чтобы не было ни одной пары соседей, принадлежащих к одной группе. К альтернантным относятся все линейные системы, равно как и все циклические системы, не содержащие циклов с нечетным числом атомов углерода. Таким образом, циклопентадиенильный и циклогептатриенильный радикалы, а также анион-радикал азулена - неальтернантные системы. Если можно пометить атомы двумя способами, то принимается такое обозначение, при котором число помеченных звездочкой атомов больше. [18]
Хотя и атомные, и молекулярные орбитали состоят из одноэлектронных волновых функций, форма и симметрия молекулярных орбиталей и орбиталей изолированного атома различаются. Молекулярные орбитали охватывают всю молекулу, и их пространственная симметрия должна согласовываться с симметрией молекулярного остова. Конечно, распределение электронов по молекулярной орбитали не равномерно. При графическом представлении молекулярных орбиталей отмечают только те части, в которых электронная плотность значительна. [19]
![]() |
Времена релаксации и ширины линий основных парамагнитных веществ. [20] |
В то время как ядерный спин можно считать жестко локализованным, для спина электрона такое предположение не выполняется. В органических свободных радикалах электронная спиновая плотность часто распределена по большому числу ковалентных связей молекулярного остова, и даже в отсутствие ковалентных связей иона металла с молекулой можно зафиксировать наличие отличной от нуля спиновой плотности на соседних лигандах. Так как спиновая плотность электрона не убывает до нуля в точке расположения ядра, то кроме дипольного взаимодействия существует также и контактное взаимодействие Ферми. В этом случае оба взаимодействия составляют так называемое сверхтонкое взаимодействие. Следовательно, как было отмечено в разделе 1.2.4, парамагнитный сдвигал /, обусловленный сверхтонким взаимодействием, складывается из контактной дрс и чисто дипольной частей. Дипольное взаимодействие, описываемое в рамках классических представлений как эффект взаимодействия магнитных моментов, создающих вокруг себя локальное магнитное поле, приводит к изменению значений резонансных частот, зависящих в общем случае от угла между радиусом-вектором, соединяющим оба ядра, и направлением внешнего магнитного поля. Однако под действием вращательной диффузии молекул в растворе этот эффект усредняется, если только магнитная восприимчивость не является анизотропной, т.е. зависит от направления. Наличие анизотропии - дополнительное требование к веществу, которое используется в качестве сдвиг-реагента. Их влияние на величину химического сдвига обозначается как псевдоконтактный сдвиг дрс. [21]
Образование 0-связей обусловлено участием одного валентного электрона от каждого атома С и N, причем каждый атом С и N, за исключением атомов углерода метальных групп, образует по три о-связи. Остальные шесть я-электронов ( включая неподеленную пару р-электронов атома азота) находятся в поле молекулярных остовов положительно заряженных атомов углерода и азота. Таким образом в молекуле красителя, так же как и в куске металла, я-электрон можно рассматривать, как если бы он находится в одномерном потенциальном ящике, стенки которого были бы бесконечно высоки. Длина цеп молекулы красителя, в качестве модели которой можно взять молекулу полиена, равна длине ящика L Nl, где / - длина звена НС СН - СН, N - число звеньев в цепочке, равное числу пар подвижных я-элект-ронов. [22]
Изученные системы удобны потому, что в них возможны интенсивные электрические дипольные переходы. Для нелинейных многоатомных молекул фактически весь орбитальный момент погашен; S не сильно связан с молекулярным остовом, и поэтому возможны только магнитные дипольные переходы. Низкая интенсивность и сложность спектра в настоящее время затрудняют исследование таких молекул. Например, ЖЬ в газовой фазе дает сотни линий. [23]
Электрический квадрупольный момент взаимодействует не с самим электрическим полем, а с его градиентом. Поэтому, если в месте нахождения квадрупольного ядра существует градиент электрического поля, энергия молекулы зависит от ориентации ядра в молекулярном остове, и возникает еще одно сверхтонкое взаимодействие. [24]
![]() |
Углеродный скелет молекулы бутадиена ( показаны 2р АО, использованные в гс-электронной волновой функции. [25] |
Ради простоты рассмотрим здесь модельную проблему, в которой в явном виде исследуется движение только четырех слабо связанных с остальными электронов молекулы бутадиена. При рассмотрении по методу МО следует, что эти 4 электрона занимают так называемые я-орбитали ( антисимметричные при отражении в плоскости молекулы) и движутся в некотором эффективном поле, создаваемом оставшимся молекулярным остовом. [26]
Орбиты и электроны каждого атома бора используются так, чтобы в первую очередь удовлетворить требование внешних единичных связей В - Н и мостиковых связей В - Н - В. Остающиеся орбиты и электроны образуют орбиты молекулярного остова из атомов бора. [27]
Заметим, что приведенные в табл. 1 четыре ряда ор-биталей отличаются друг от друга. Однако для нас существенны не эти различия, а их влияние на наблюдаемые физические свойства. Следует отметить, что в этих предварительных расчетах молекулярный остов принимался одинаковым для всех рассматриваемых состояний. [28]
Известные ионофоры устойчивы как химически, так и метаболически. Они либо имеют готовую макроциклическую структуру, либо способны образовывать макроциклические кольца при помощи водородных связей. Они содержат большое число атомов кислорода, регулярно распределенных в молекулярном остове. Замечательным свойством ионофоров является способность образовывать липидорастворимые катионные комплексы, играющие важную роль в транспорте ионов. [29]
Биосинтез сотен алкалоидов из триптофана и секологанина представляет собой уникальное явление в химии природных соединений. Вещества, сконструированные природой по этому принципу, составляют большинство в семействе индольных алкалоидов. Тем не менее имеют место и другие случаи смешанного метаболизма, когда молекулярные остовы природных веществ образуются из триптофана ( триптамина, индола) и изопреноидных фрагментов. В зависимости от величины терпенового партнера такие метаболиты можно подразделить на индольномоно -, - сескви - и - дитерпеноид-ные. Первые формально представляют собой продукты присоединения ( конденсации) триптамина 6.375 к монотерпенам. Такие вещества продуцируются растениями родов Borreria и Aristothelia. В качестве главного алкалоида первых выступает бореллин 6.567, который является продуктом деградации боррекапнина 6.568. Нетрудно видеть, что структура 6.56 возникла путем циклоприсоединения монотерпена оцименового 2.4 типа к оксопроизвод-ному триптамина. [30]