In der Chemie ist ein konjugiertes System ein System von verbundenem p-orbitals mit delocalized Elektronen in Zusammensetzungen mit dem Wechseln einzelner und vielfacher Obligationen, die im Allgemeinen die gesamte Energie des Moleküls senken und Stabilität vergrößern können. Einsame Paare, Radikale oder carbenium Ionen können ein Teil des Systems sein. Die Zusammensetzung, kann acyclic zyklisch, geradlinig oder Misch-sein.

Konjugation ist das Übergreifen eines p-orbital mit einem anderen über ein vorläufiges Sigma-Band (in größeren Atomen d-orbitals kann beteiligt werden).

Ein konjugiertes System hat ein Gebiet, auf p-orbitals überzugreifen, die dazwischenliegenden einzelnen Obligationen überbrückend. Sie erlauben einen delocalization von Pi-Elektronen über den ganzen angrenzenden ausgerichteten p-orbitals.

Die Pi-Elektronen gehören einem einzelnen Band oder Atom, aber eher einer Gruppe von Atomen nicht.

Die größten konjugierten Systeme werden im Grafit, den leitenden Polymern und dem Kohlenstoff nanotubes gefunden.

Mechanismus

Konjugation ist mittels des Wechselns der Single und Doppelbindungen möglich. So lange jedes aneinander grenzende Atom in einer Kette verfügbar ein p-orbital hat, kann das System konjugiert betrachtet werden. Zum Beispiel, furan (sieh Bild), ist ein fünf-membered Ring mit zwei Wechseldoppelbindungen und einem Sauerstoff in der Position 1. Sauerstoff hat zwei einsame Paare, von denen eines einen p-orbital auf dieser Position besetzt, dadurch die Konjugation dieses fünf-membered Rings aufrechterhaltend. Die Anwesenheit eines Stickstoffs im Ring oder den Gruppen α zum Ring wie eine carbonyl Gruppe (C=O), eine imine Gruppe (C=N), eine Vinylgruppe (C=C) oder ein Anion wird auch als eine Quelle des Pis orbitals genügen, um Konjugation aufrechtzuerhalten.

Es gibt auch andere Wege der Konjugation. Homoconjugation ist ein Übergreifen von zwei π-systems, die von einer sich nichtpaarenden Gruppe wie CH getrennt sind. Zum Beispiel ist das CH=CH-CH-CH=CH (1,4-pentadiene) Molekül homoconjugated, weil die zwei C=C Doppelbindungen (die π-systems sind, weil jede Doppelbindung ein π Band enthält) von einer CH Gruppe getrennt werden.

Konjugierte zyklische Zusammensetzungen

Zyklische Zusammensetzungen können teilweise oder völlig konjugiert werden. Annulenes, völlig konjugierte monozyklische Kohlenwasserstoffe, kann aromatisch, nichtaromatisch oder antiaromatisch sein.

Aromatische Zusammensetzungen

Konjugierte, planare, zyklische Zusammensetzungen, die der Regierung von Hückel folgen, sind aromatisch und stellen eine ungewöhnliche Stabilität aus. Das klassische Beispiel-Benzol hat ein System von 6 π-electrons, das den Benzol-Ring entlang dem planaren σ-ring mit seinen 12 Elektronen bildet.

Nichtaromatische Zusammensetzungen

Nicht alle Zusammensetzungen mit dem Wechseln doppelter und einzelner Obligationen sind aromatisch. Cyclooctatetraene besitzt zum Beispiel Wechselsingle und Doppelbindungen. Das Molekül nimmt normalerweise eine "Kahn"-Angleichung an. Weil die p-orbitals des Moleküls gut in diesem nichtplanaren Molekül nicht ausrichten, werden die Elektronen zwischen den Kohlenstoff-Atomen nicht als leicht geteilt. Das Molekül kann noch konjugiert betrachtet werden, aber ist weder aromatisch, noch antiaromatisch (weil es nicht planar ist).

Konjugierte Systeme in Pigmenten

Konjugierte Systeme haben einzigartige Eigenschaften, die starke Farben verursachen. Viele Pigmente machen von konjugierten Elektronsystemen wie die lange konjugierte Kohlenwasserstoff-Kette in Beta-Karotin Gebrauch, auf eine starke Orangenfarbe hinauslaufend. Wenn ein Elektron im System ein Foton des Lichtes der richtigen Wellenlänge absorbiert, kann es einem höheren Energieniveau gefördert werden. (Sieh Partikel in einem Kasten). Die meisten dieser elektronischen Übergänge sind von einem konjugiertem π-system molekular Augenhöhlen-(MO) mit einer gleichen Art der Symmetrie zu einem anderen konjugierten π-system MO mit einer sonderbaren Art der Symmetrie (π zu π), aber Elektronen von anderen Staaten können auch einem π-system MO gefördert werden (n zu π), wie es häufig in Komplexen der Anklage-Übertragung geschieht. Häufig wird ein HOMO zum LUMO Übergang durch ein Elektron gemacht, wenn ihm durch die Auswahlregeln für elektromagnetische Übergänge erlaubt wird. Konjugierte Systeme von weniger als acht konjugierten Doppelbindungen absorbieren nur im ultravioletten Gebiet und sind zum menschlichen Auge farblos. Mit jeder hinzugefügten Doppelbindung absorbiert das System Fotonen der längeren Wellenlänge (und niedrigeren Energie), und die zusammengesetzten Reihen von gelb bis rot in der Farbe. Zusammensetzungen, die blau oder normalerweise grün sind, verlassen sich auf konjugierte Doppelbindungen allein nicht.

Diese Absorption des Lichtes im ultravioletten zum sichtbaren Spektrum kann mit der ultraviolett-sichtbaren Spektroskopie gemessen werden, und bildet die Basis für das komplette Feld der Photochemie.

Konjugierte Systeme, die für synthetische Pigmente und Färbemittel weit verwendet werden, sind diazo und Azo-Zusammensetzungen und Phthalocyanine-Zusammensetzungen.

Phthalocyanine vergleicht sich

Konjugierte Systeme haben nicht nur niedrige Energieerregung im sichtbaren geisterhaften Gebiet, aber sie akzeptieren auch oder schenken Elektronen leicht. Phthalocyanines, die, wie Phthalo Blue und Phthalo Green, häufig ein Übergang-Metallion enthalten, tauschen ein Elektron mit dem complexed Übergang-Metallion aus, das leicht seinen Oxydationsstaat ändert. Pigmente und Färbemittel wie diese sind Komplexe der Anklage-Übertragung.

Porphyrins und ähnliche Zusammensetzungen

Porphyrins haben molekulare Ringsysteme (Makrozyklen) konjugiert, die in vielen Enzymen von biologischen Systemen erscheinen. Als ein ligand bildet porphyrin zahlreiche Komplexe mit metallischen Ionen wie Eisen im Hämoglobin, das Blut rot färbt. Hämoglobin transportiert Sauerstoff zu den Zellen unserer Körper. Porphyrin-Metallkomplexe haben häufig starke Farben. Eine ähnliche molekulare Strukturringeinheit hat gerufen chlorin ist ähnlich complexed mit Magnesium statt Eisens, wenn er einen Teil von den meisten Standardformen von Chlorophyll-Molekülen bildet, ihnen eine grüne Farbe gebend. Eine andere ähnliche Makrozyklus-Einheit ist corrin, der Komplexe mit Kobalt, wenn man einen Teil von cobalamin Molekülen bildet, Vitamin B12 einsetzend, das höchst rot ist. Die corrin Einheit hat sechs konjugierte Doppelbindungen, aber wird den ganzen Weg um seinen Makrozyklus-Ring nicht konjugiert.

Chromophores

Konjugierte Systeme bilden die Basis von chromophores, die leicht fesselnde Teile eines Moleküls sind, das eine Zusammensetzung veranlassen kann, gefärbt zu werden. Solche chromophores sind häufig in verschiedenen organischen Zusammensetzungen da und präsentieren manchmal in Polymern, die gefärbt werden oder Glühen in der Dunkelheit. Chromophores bestehen häufig aus einer Reihe von konjugierten Obligationen und/oder Ringsystemen, allgemein aromatisch, der C-C, C=C, C=O oder N=N Obligationen einschließen kann.

Konjugierte chromophores werden in vielen organischen Zusammensetzungen einschließlich Azo-Färbemittel (auch künstliche Nahrungsmittelzusätze), Zusammensetzungen in Früchten und Gemüsepflanzen (lycopene und anthocyanidins), Photoempfänger des Auges und einige pharmazeutische Zusammensetzungen wie der folgende gefunden:

Allgemeine Beispiele

• Diene
• Vitamin D
• Vitamin A
• Benzol
• Konjugierte linoleic Säure

Siehe auch

• Klangfülle
• Hyperkonjugation
• Quer-Konjugation
• Polyene
• Konjugiertes mikroporöses Polymer