Связь углерод-азот

Связь углерод-азот представляет собой ковалентную связь между углеродом и азотом и является одной из наиболее распространенных связей в органической химии и биохимии . ^{[ 1 ]}

Азот имеет пять валентных электронов , а в простых аминах он трехвалентен , причем два оставшихся электрона образуют неподеленную пару . Через эту пару азот может образовывать дополнительную связь с водородом, делая его четырехвалентным и имеющим положительный заряд в солях аммония . Таким образом, многие соединения азота могут быть потенциально основными , но ее степень зависит от конфигурации: атом азота в амидах не является основным из-за делокализации неподеленной пары в двойную связь, а в пирроле неподеленная пара является частью ароматического секстета.

Подобно связям углерод-углерод , эти связи могут образовывать стабильные двойные связи , как в иминах ; и тройные связи , такие как нитрилы . Длины связей варьируются от 147,9 пм для простых аминов до 147,5 пм для соединений CN=, таких как нитрометан, до 135,2 пм для частичных двойных связей в пиридине и до 115,8 пм для тройных связей, как в нитрилах . ^{[ 2 ]}

Связь CN сильно поляризована по отношению к азоту ( электроотрицательность C и N равна 2,55 и 3,04 соответственно), поэтому дипольные моменты молекул могут быть высокими: цианамид 4,27 D , диазометан 1,5 D, метилазид 2,17, пиридин 2,19. По этой причине многие соединения, содержащие связи CN, растворимы в воде. N-филы представляют собой группу радикальных молекул, которые специфически притягиваются к связям C=N. ^{[ 3 ]}

Связь углерод-азот можно проанализировать с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). В зависимости от состояний связи положения пиков в РФЭ-спектрах N1s различаются. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Азотные функциональные группы

Химический класс	Ордер на облигации	Формула	Пример	декабрь. Длина связи C–N (Å) ^{[ 7 ]}
Амины	1	Р ₃ С-NH ₂	Метиламин	1,469 (нейтральный амин) 1,499 (соль аммония)
Азиридины	1	СН ₂ НХЧ ₂	Митомицин	1.472
Азиды	1	R2C - _N3	Фенилазид	1.38–1.48 ^{[ 8 ]} 1,47 (метилазид) ^{[ 9 ]} 1,432 (фенилазид) ^{[ 10 ]}
Анилины	1	Ф-НХ ₂	Анизидин	1,355 (исп ² Н) 1,395 (сп ³ Н) 1,465 (соль аммония)
Пирролы	1		Порфирин	1.372
Амиды	1.2	R-CO-NR ₂	Ацетамид	1,325 (первичный) 1,334 (вторичный) 1,346 (третичный)
Пиридины	1.5	пир	Никотинамид	1.337
Имины	2	Р ₂ С=НЕТ	ДБН	1,279 (связь C=N) 1,465 (связь C–N)
Нитрилы	3	Р-CN	Бензонитрил	1.136
Изонитрилы	3	Р-НК	ТОСМИК	1.154 ^{[ 11 ]}

См. также

Цианид
Другие углеродные связи с элементами 15 группы : связи углерод–азот , связи углерод–фосфор.
Другие углеродные связи с элементами периода 2 : связи углерод-литий , связи углерод-бериллий , связи углерод-бор , связи углерод-углерод , связи углерод-азот , связи углерод-кислород , связи углерод-фтор.
Углеродно-водородная связь

Ссылки

^ Органическая химия Джон Макмерри, 2-е изд.
^ Справочник CRC по химии и физике, 65-е изд.
^ Фальзон, Шанталь Т.; Рю, Ильхён; Шиссер, Карл Х. (2002). «5-Азагексеноильные радикалы циклизуются посредством нуклеофильного присоединения к ацильному углероду, а не 5-экзогомолитического присоединения по имину». Химические коммуникации (20): 2338–9. дои : 10.1039/B207729A . ПМИД 12430429 .
^ Като, Томофуми; Ямада, Ясухиро; Нисикава, Ясуси; Отомо, Тошия; Сато, Хаято; Сато, Сатоши (12 июля 2021 г.). «Происхождение пиков графитового и пиррольного азота в рентгеновских фотоэлектронных спектрах N1s углеродных материалов: четвертичный азот, третичный амин или вторичный амин?» . Журнал материаловедения . 56 (28): 15798–15811. дои : 10.1007/s10853-021-06283-5 . ISSN 1573-4803 . S2CID 235793266 .
^ Ямада, Ясухиро; Ким, Юнгпиль; Мацуо, Синтаро; Сато, Сатоши (01 апреля 2014 г.). «Азотсодержащий графен, анализ методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии» . Карбон . 70 : 59–74. doi : 10.1016/j.carbon.2013.12.061 . ISSN 0008-6223 .
^ Ямада, Ясухиро; Танака, Харуки; Кубо, Шинго; Сато, Сатоши (01 сентября 2021 г.). «Выявление состояний связи и роли краев в графеновой наноленте, легированной азотом, с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии» . Карбон . 185 : 342–367. doi : 10.1016/j.carbon.2021.08.085 . ISSN 0008-6223 . S2CID 239687362 .
^ Ф. Х. Аллен, О. Кеннард, Д. Г. Уотсон, Л. Браммер, А. Г. Орпен. Таблицы длин связей, определенных методами рентгеновской и нейтронной дифракции. Часть 1. Длины связей в органических соединениях. Дж. Хим. Соц. Перкин Транс. II 1987 г. , С1-С19.
^ Кумасаки, М.; Кинбара, К.; Вада, Ю.; Арай, М.; Тамура, М. (2001). «Азидоацетамид, нейтральный небольшой органический азид». Акта Кристаллогр. Э 57 : o6–o8. дои : 10.1107/S160053680001850X .
^ Ливингстон, Род-Айленд; Рао, К. Н. Рамачандра (1960). «Электронографическое исследование молекулярной структуры метилазида». Дж. Физ. хим. 64 (6): 756–759. дои : 10.1021/j100835a012 .
^ Вагнер, Джеральд; Арион Владимир Борисович; Брекер, Лотар; Кранц, Карстен; Мьессе, Жан-Люк; Бринкер, Удо Х. (2009). «Управляемая селективная функционализация кавитанда посредством твердофазного фотолиза инкапсулированного фенилазида». Орг. Летт. 11 (14): 3056–3058. дои : 10.1021/ol901122h . ПМИД 19537769 .
^ Бано, Хума; Юсуф, Саммер (2015). «Кристаллическая структура п -толуолсульфонилметилизоцианида» . Акта Кристаллогр. Э. 71 (6): о412. дои : 10.1107/S2056989015008816 . ПМЦ 4459310 . ПМИД 26090196 . S2CID 26154257 .

[1] Органическая химия Джон Макмерри, 2-е изд.

[crc-2] Справочник CRC по химии и физике, 65-е изд.

[3] Фальзон, Шанталь Т.; Рю, Ильхён; Шиссер, Карл Х. (2002). «5-Азагексеноильные радикалы циклизуются посредством нуклеофильного присоединения к ацильному углероду, а не 5-экзогомолитического присоединения по имину». Химические коммуникации (20): 2338–9. дои : 10.1039/B207729A . ПМИД 12430429 .

[4] Като, Томофуми; Ямада, Ясухиро; Нисикава, Ясуси; Отомо, Тошия; Сато, Хаято; Сато, Сатоши (12 июля 2021 г.). «Происхождение пиков графитового и пиррольного азота в рентгеновских фотоэлектронных спектрах N1s углеродных материалов: четвертичный азот, третичный амин или вторичный амин?» . Журнал материаловедения . 56 (28): 15798–15811. дои : 10.1007/s10853-021-06283-5 . ISSN 1573-4803 . S2CID 235793266 .

[5] Ямада, Ясухиро; Ким, Юнгпиль; Мацуо, Синтаро; Сато, Сатоши (01 апреля 2014 г.). «Азотсодержащий графен, анализ методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии» . Карбон . 70 : 59–74. doi : 10.1016/j.carbon.2013.12.061 . ISSN 0008-6223 .

[6] Ямада, Ясухиро; Танака, Харуки; Кубо, Шинго; Сато, Сатоши (01 сентября 2021 г.). «Выявление состояний связи и роли краев в графеновой наноленте, легированной азотом, с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии» . Карбон . 185 : 342–367. doi : 10.1016/j.carbon.2021.08.085 . ISSN 0008-6223 . S2CID 239687362 .

[7] Ф. Х. Аллен, О. Кеннард, Д. Г. Уотсон, Л. Браммер, А. Г. Орпен. Таблицы длин связей, определенных методами рентгеновской и нейтронной дифракции. Часть 1. Длины связей в органических соединениях. Дж. Хим. Соц. Перкин Транс. II 1987 г. , С1-С19.

[Kumasaki-8] Кумасаки, М.; Кинбара, К.; Вада, Ю.; Арай, М.; Тамура, М. (2001). «Азидоацетамид, нейтральный небольшой органический азид». Акта Кристаллогр. Э 57 : o6–o8. дои : 10.1107/S160053680001850X .

[9] Ливингстон, Род-Айленд; Рао, К. Н. Рамачандра (1960). «Электронографическое исследование молекулярной структуры метилазида». Дж. Физ. хим. 64 (6): 756–759. дои : 10.1021/j100835a012 .

[10] Вагнер, Джеральд; Арион Владимир Борисович; Брекер, Лотар; Кранц, Карстен; Мьессе, Жан-Люк; Бринкер, Удо Х. (2009). «Управляемая селективная функционализация кавитанда посредством твердофазного фотолиза инкапсулированного фенилазида». Орг. Летт. 11 (14): 3056–3058. дои : 10.1021/ol901122h . ПМИД 19537769 .

[11] Бано, Хума; Юсуф, Саммер (2015). «Кристаллическая структура п -толуолсульфонилметилизоцианида» . Акта Кристаллогр. Э. 71 (6): о412. дои : 10.1107/S2056989015008816 . ПМЦ 4459310 . ПМИД 26090196 . S2CID 26154257 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]