重鍵

重鍵（multiple bond）又稱不飽和鍵，是原子間共同不止一對電子而形成的共價鍵。原子間共用兩對電子構成雙鍵，共用三對電子則構成叄鍵，重鍵是雙鍵和叄鍵的統稱。常見不飽和化合物的分子結構中的重鍵包括碳碳雙鍵、碳氧雙鍵、碳氮雙鍵、碳碳叄鍵、碳氮叄鍵等。在少數過渡金屬化合物的分子中，過渡金屬原子和過渡金屬原子還能形成四重鍵。

基本介紹

• 中文名：重鍵
• 外文名：multiple bond
• 性質：不飽和鍵
• 常見類型：雙鍵、叄鍵

介紹

重鍵不是單鍵的簡單加合，雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵組成，叄鍵由一個σ鍵和兩個π鍵組成，它們的共同特點是電子云密度比較大，而且不是集中在兩個原子核之間，流動性比較大，因此容易發生加成、氧化、還原等化學反應。雙鍵不能自由旋轉，由它相連的原子都處在同一平面上，分子（如烯烴）有可能產生順反異構現象；如果兩個雙鍵之間隔一單鍵形成單雙鍵交替出現的結構，這種結構叫共軛雙鍵，它有許多獨特的性質；形成叄鍵的碳原子採取SP雜化，成鍵後分子呈直線形。雙鍵和叄鍵在有機物分子中廣泛存在，如烯烴中存在碳碳雙鍵，醛、酮、酯中存在碳氧雙鍵，炔烴中存在碳碳叄鍵，腈類中含有碳氮叄鍵，二烯中存在共軛雙鍵。

加成反應

加成反應式碳碳重鍵化合物的基本反應，根據反應歷程，可將碳碳重鍵的加成反應分為四種：

1、親電加成：

親電加成

2、親核加成：

親核加成

3、自由基加成：

自由基加成

4、環加成：

環加成

其中親電加成、親核加成與自由基加成都是分步進行的，並分別生成了正離子、負離子和自由基中間體，而環加成是一種協同反應，無活性中間體生成。

三鍵加成反應

以碳氮叄鍵為例：

腈的加成反應，腈分子中的C≡N叄鍵容易發生親核加成反應，因此易與水、醇、氮、格氏試劑等親核試劑反應。腈在酸的催化下易發生水解反應，第一步生成醯胺，醯胺繼續水解生成羧酸。

腈在酸催化下生成醯胺的機理為：

反應機理

腈在酸性條件下與醇相互作用，先生成亞胺酯的鹽，水解得到酯。如：

反應方程式

相關擴展

四重鍵：過渡金屬原子為了實現（n-1）d10ns2np6的惰性電子構型（也稱18電子規則），往往需要在兩個過渡態金屬原子之間形成四重鍵。

以醋酸亞鉻為例，最簡式是Cr2(CH3COO)4(H2O)2。通過X射線結構分析發現它的結構如下圖：

鉻原子原來有六個價電子，同二個醋酸根的氧原子形成兩個Cr—O鍵後，計有八個價電子；另外又有兩個醋酸根的羰基氧原予和一個水分子的氧原子各提供一對電子同它形成配價鍵。這樣，鉻原子的價電子數增加到了14個。為了滿足18電子構型，還少四個電子。這就要求兩個鉻原子各提供四個電子形成共用四對價電子的四重鍵。已經發現形成四重鍵的有鉻、鉬、鎢、鎝和錸的化合物。

X射線結構分析