碳-氧鍵
（重新導向自碳－氧键）
碳－氧鍵是指碳原子和氧原子之間形成的共價鍵，這是有機化學和生物化學中最常見的化學鍵之一。[1]氧原子具有6個價電子，傾向於與碳原子共用兩個電子形成化學鍵，剩下的四個非鍵電子形成兩對孤對電子。最簡單的含碳－氧鍵化合物是醇，它們可以看作水的有機衍生物。
碳－氧鍵是強極性鍵，電子云明顯偏向氧（電負性：碳2.55，氧3.44）。石蠟族的碳–氧鍵鍵長平均在143皮米左右，比碳－氮鍵或碳－碳鍵都要短。羧酸中單鍵鍵長更短（136pm），其中因為共軛效應的存在而具有部分雙鍵的性質。環氧化合物中鍵長更長（147pm），因為角張力的存在使得電子云不能很好地重疊。[2]碳–氧鍵的鍵能也比碳－氮鍵或碳–碳鍵大。例如，298K時，甲醇中C-O鍵鍵能為91 kcal/mol，甲胺中C-N鍵鍵能為87 kcal/mol，而乙烷中C-C鍵鍵能為87 kcal/mol。
含有端基碳氧雙鍵官能團的化合物統稱為羰基化合物，包括醛、酮、羧酸、羧酸衍生物等等。分子內部的碳氧雙鍵存在於帶正電的𨦡鹽離子中，但它們多以反應中間體的形式存在。在呋喃及其衍生物中，氧原子的孤對電子參與了p-π共軛，因此呋喃是芳香性的。羰基化合物中碳氧雙鍵的鍵長約為123 pm。而酰鹵中的碳氧雙鍵具有部分三鍵的性質，因此鍵長只有 117 pm。常見的碳氧三鍵只在一氧化碳分子中存在，其中鍵長很短（112.8 pm）、鍵能很大。這樣的三鍵鍵能很大，甚至比氮氮三鍵的鍵能還高。[3]氧也可以形成三價的化合物，例如氟硼酸三甲基𨦡。
化學[編輯]
生成碳－氧鍵的重要反應有Williamson醚合成、親核酰基取代反應和烯烴的親電加成反應。Paternò–Büchi反應相當於羰基進行的複分解反應。
含氧官能團[編輯]
碳–氧鍵存在於以下這些官能團中：
| 化學分類 | 鍵級 | 化學式 | 結構式 | 例子 |
|---|---|---|---|---|
| 醇 | 1 | R3C–OH | 
|
 乙醇 |
| 醚 | 1 | R3C–O–CR3 | .svg){kind=small}
|
 乙醚 |
| 過氧化物 | 1 | R3C–O–O–CR3 | 
|
 二叔丁基過氧化物 |
| 酯 | 1 和 2 | R3C–CO–O–CR3 | 
|
 丙烯酸乙酯 |
| 碳酸酯 | 1 | R3C–O–CO–O–CR3 | 
|
 碳酸乙二酯 |
| 酮 | 2 | R3C–CO–CR3 | 
|
 丙酮 |
| 醛 | 2 | R3C–CHO | 
|
 丙烯醛 |
| 羧酸 | 1 和 2 | R3C–COOH | 
|
 乙酸 |
| 呋喃 | 1.5 | 
|
 糠醛 | |
| 吡喃鎓鹽 | 1.5 | 
|
 花色苷 |
參見[編輯]
- 元素周期表中其他元素與碳形成的化學鍵：
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參考資料[編輯]
- ^ Organic Chemistry John McMurry 2nd Ed.
- ^ CRC Handbook of Chemistry and Physics 65Th Ed.
- ^ Standard Bond Energies 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2016-08-29., Department of Chemistry, Michigan State University