Liaison carbone-carbone - Carbon–carbon bond

Une liaison carbone-carbone est une liaison covalente entre deux atomes de carbone . La forme la plus courante est la liaison simple : une liaison composée de deux électrons , un de chacun des deux atomes. La liaison simple carbone-carbone est une liaison sigma et est formée entre une orbitale hybridée de chacun des atomes de carbone. Dans l' éthane , les orbitales sont sp 3 - hybridée orbitales, mais de simples liaisons formées entre les atomes de carbone avec d' autres hybridations ne se produisent (par exemple SP 2 SP 2 ). En fait, les atomes de carbone dans la liaison simple n'ont pas besoin d'être de la même hybridation. Les atomes de carbone peuvent également former des doubles liaisons dans des composés appelés alcènes ou des triples liaisons dans des composés appelés alcynes . Une double liaison est formée avec une orbitale hybridée sp 2 et une orbitale p qui n'est pas impliquée dans l'hybridation. Une triple liaison est formée avec une orbitale hybride sp et deux orbitales p de chaque atome. L'utilisation des orbitales p forme une liaison pi .

Chaînes et ramifications

Le carbone est l'un des rares éléments à pouvoir former de longues chaînes de ses propres atomes, une propriété appelée caténation . Ceci, associé à la force de la liaison carbone-carbone, donne naissance à un nombre énorme de formes moléculaires, dont beaucoup sont des éléments structurels importants de la vie, de sorte que les composés carbonés ont leur propre domaine d'étude : la chimie organique .

2,2,3-triméthylpentane

La ramification est également courante dans les squelettes C−C. Les atomes de carbone dans une molécule sont classés par le nombre de voisins de carbone qu'ils ont :

Dans les « molécules organiques structurellement complexes », c'est l'orientation tridimensionnelle des liaisons carbone-carbone au niveau des loci quaternaires qui dicte la forme de la molécule. De plus, des loci quaternaires se trouvent dans de nombreuses petites molécules biologiquement actives, telles que la cortisone et la morphine .

Synthèse

Les réactions de formation de liaison carbone-carbone sont des réactions organiques dans lesquelles une nouvelle liaison carbone-carbone est formée. Ils sont importants dans la production de nombreux produits chimiques artificiels tels que les produits pharmaceutiques et les plastiques .

Quelques exemples de réactions qui liaisons carbone-carbone forment sont des réactions d'aldolisation , les réactions de Diels-Alder , l'addition d'un réactif de Grignard à un groupe carbonyle , une réaction de Heck , une réaction de Michael et une réaction de Wittig .

La synthèse dirigée des structures en trois dimensions souhaitées pour les carbones tertiaires a été en grande partie résolu au cours de la fin du 20 e siècle, mais la même capacité à la synthèse de carbone quaternaire directe n'a pas commencé à émerger jusqu'à la première décennie du 21 e siècle.

Force et longueurs d'adhérence

La liaison simple carbone-carbone est plus faible que CH, OH, NH, HH, H-Cl, CF et de nombreuses doubles ou triples liaisons, et comparable en force aux liaisons CO, Si-O, PO et SH, mais est généralement considérée comme forte.

Obligation C–C Molécule Énergie de dissociation de liaison (kcal/mol)
CH 3 −CH 3 éthane 90
C 6 H 5 -CH 3 toluène 102
C 6 H 5 -C 6 H 5 biphényle 114
CH 3 C(O)−CH 3 acétone 84
CH 3 −CN acétonitrile 136
CH 3 -CH 2 OH éthanol 88

Les valeurs données ci-dessus représentent les énergies de dissociation des liaisons CC couramment rencontrées ; parfois, les valeurs aberrantes peuvent s'écarter considérablement de cette plage.

Comparaison des longueurs de liaison dans les hydrocarbures simples
Molécule Éthane Éthylène Acétylène
Formule C 2 H 6 C 2 H 4 C 2 H 2
Classer hydrocarbure alcène alcyne
Structure Ethane-échelonné-CRC-MW-dimensions-2D.png Ethylène-CRC-MW-dimensions-2D.png Acétylène-CRC-IR-dimensions-2D.png
Hybridation du carbone sp 3 sp 2 sp
Longueur de liaison CC 1.535 1.339 1.203
Proportion de liaison simple CC 100% 87% 78%
Méthode de détermination de la structure spectroscopie micro-ondes spectroscopie micro-ondes spectroscopie infrarouge


Cas extrêmes

Liaisons simples CC longues et faibles

Divers cas extrêmes ont été identifiés où la liaison CC est allongée. Dans le dimère de Gomberg , une liaison CC est plutôt longue à 159,7 picomètres . C'est cette liaison qui se rompt réversiblement et facilement à température ambiante en solution :

Gomberg dimère dissociation.png

Dans la molécule encore plus encombrée d' hexakis(3,5-di- tert- butylphényl)éthane , l'énergie de dissociation des liaisons pour former le radical triarylméthyle stabilisé n'est que de 8 kcal/mol. Conséquence également de sa grave congestion stérique, l'hexakis(3,5-di- tert- butylphényl)éthane a une liaison centrale très allongée d'une longueur de 167 pm.

Doubles liaisons CC torsadées et faibles

La structure du tétrakis(diméthylamino)éthylène (TDAE) est fortement déformée. L' angle dièdre pour les deux extrémités N 2 C est de 28 ° bien que la distance C=C soit normale de 135 pm. Le tétraisopropyléthylène presque isostructural a également une distance C=C de 135 pm, mais son noyau C 6 est plan.

Des triples liaisons CC courtes et fortes

À l'extrême opposé, la liaison simple carbone-carbone centrale du diacétylène est très forte à 160 kcal/mol, car la liaison simple relie deux carbones de l'hybridation sp. Les liaisons multiples carbone-carbone sont généralement plus fortes ; il a été déterminé que la double liaison de l'éthylène et la triple liaison de l'acétylène ont des énergies de dissociation de liaison de 174 et 230 kcal/mol, respectivement. Une triple liaison très courte de 115 pm a été observée pour l'espèce iodonium [HC≡C–I + Ph][CF 3 SO 3 ], en raison de la fraction iodonium fortement électroattractrice.

Voir également

Les références