Циклопропан

Теоретически следовало бы ожидать, что в циклопропане атомы углерода, соединясь между собой, образуют правильный треугольник, в котором валентные углы С – С – С равны 60° (Рис. 9.1.). Уместно напомнить, что величина валентного угла С – С – С, типичного для sp³-гибридного состояния атома углерода равна 109, 5°.

В действительности валентные углы в циклопропане равны 106°, что показано на рис. 9.1.

Это объясняется тем, что при формировании С-С связей из-за взаимного отталкивания электроных облаков перекрывание гибридных орбиталей осуществляется не вдоль оси, соединяющей центры атомов углерода, а отклоненны от этой оси в сторону. За счет этого угол увеличивается до 106°.

Рисунок 9.1. Валентные углы в циклопропане

В циклопропане максимальная электронная плотность сосредоточена не между атомами углерода в цикле, а в стороне от цикла. Таким образом, углерод-углеродные связи в циклопропане «изогнуты», напоминая банан. Отсюда название «банановая» или τ -связь (Рис. 9.2.).

Следует отметить еще одну важную особенность, касающуюся вкладов атомных орбиталей в формировании С-С связи циклопропана: гибридные орбитали углеродных атомов не равноценны. Две гибридные орбитали, которые образуют углерод-углеродные связи цикла на 83% имеют р–характер, а s–характер у этих орбиталей выражен на 17%.

Рисунок 9.2. Перекрывание атомных орбиталей и образование банановых связей в циклопропане (а); распределение максимальной электронной плотности (б).