就杂化这一方面来讲吧,N原子同样都是sp3杂化,为什么CH3NHCH3中C-N-H的键角是112.9°,而3-氨基吡啶中的C-N-H的键角就是109°呢?
追答3-氨基吡啶中C-N-H的氮原子连了两个H和一个C,而且处在芳香环上,属于芳香胺
二甲胺中C-N-H的氮原子连了两个C和一个H,而且是脂肪胺
二者所处的化学环境有很大差异。共轭、诱导、空间效应都有影响。所以键角这东西只能大概有个经验性的判断,想准确计算只能是用量子化学计算。
我也考虑过共轭的问题,可是共轭的条件之一是分子对称,这样的话,咖啡因分子的环上所有原子均共面,所以构成共轭体系,四个氮原子都是sp2杂化。那么我想问,咖啡因分子是怎么对称的呢?还有,如何判断分子是否共轭?
追答确实很多共轭体系在空间上有某些对称性,但是与共轭没有必然的联系。我不知道“共轭的条件之一是分子对称”这个论断是谁提出的,作为一个化学博士,我目前所知中没有这个规律。共轭体系中有一个轨道对称性分析的问题,说的是轨道的对称性,也不涉及分子几何形状的对称。我没看过咖啡因的量子化学计算结果,单从结构上目测可能除了C1对称轴以外还存在一个M对称,整个分子可能是共平面的,根据休克定律,咖啡因应该是具有芳香性的。
共轭的判据是:一个由相连的p轨道组成的电子离域体系。最关键就是看这个体系里面电子是不是离域的。直观的来看就是看体系里的分子杂化方式以及双键(三键)单键是不是交替相连。