有機化学/有機化学の化学結合

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酢酸イオンの共鳴


酢酸イオンが、なぜ、CH3COO で安定になるかというと、上記の図のように共鳴(きょうめい、resonance)してるから。 図の左側の構造か右の構造かのどちらかではなく、どちらでもなく、下図のように、重ね合わせたような構造になっている。

酢酸が水溶液中では、メチル基(CH3)の水素は電離せずに、カルボキシ基COOHのほうの水素が電離するのは、このような理由による。


酢酸イオンの共鳴
非局在

つまり、けして、どちらか片方の酸素イオンの周囲にだけに電子は局在していない。つまり、両方の酸素原子の周囲にわたって電子は存在している。このような状態を非局在化(delocalize)という。

なお、非局在化をあらわす矢印は、双頭の矢印 である。可逆反応ではないため、 は用いない。

酢酸イオンのほか、ベンゼンでも共鳴構造が見られる。(※ ベンゼンの共鳴については、高校化学でも習う。)


本ページでは例として酢酸について記述したが、もちろん酢酸以外のカルボン酸でも同様に、共鳴の原理は成り立つ。


共鳴理論の限界[編集]

上述のように、共鳴理論はベンゼンの六員環を説明できる。


しかし、四員環も五員環も八員環も説明できない。

シクロブタジエンの構造。不安定である。
シクロオクラテトラエンの構造。不安定である。

結論から言うと、共役二重結合を含む種類の四員環は不安定であり、合成しても、すぐに壊れてしまう。


八員環も同様であり、共役二重結合を含む種類の八員環は不安定であり、合成しても、すぐに壊れてしまう。

チオフェンの構造

いっぽう、五員環およぼその化合物は、チオフェン等が安定的に存在する。


結局、単に共有結合と単結合のあいだの共役二重結合のメカニズムだけでは、実際の六員環の安定性は説明しきれない。このように、共役理論には、限界があるる。

共役だけにかぎらず、一般に実験科学における理論には適用限界があるので、けっして杓子定規(しゃくしじょうぎ)に理論を実用に適用してはならず、実例を把握したうえで吟味する必要がある。