رابطة كربون–نيتروجين

رابطة الكربون والنيتروجين (CN) هي رابطة تساهمية بين الكربون والنيتروجين وهي واحدة من الروابط الأكثر وفرة في الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية.^[1]

يحتوي النيتروجين على خمسة إلكترونات تكافؤ وفي الأمينات البسيطة يكون ثلاثي التكافؤ، ويشكل الإلكترونان المتبقيان زوجًا وحيدًا. من خلال هذا الزوج، يمكن للنيتروجين أن يشكل رابطة إضافية للهيدروجين مما يجعله رباعي التكافؤ وذو شحنة موجبة في أملاح الأمونيوم. وبالتالي يمكن أن تكون العديد من مركبات النيتروجين قاعدة ولكن درجتها تعتمد على التكوين: ذرة النيتروجين في الأميدات غير القاعدية بسبب عدم تمركز الزوج الوحيد في رابطة مزدوجة وفي البيرول يكون الزوج الوحيد جزءًا من الحلقة السداسية العطرية.

على غرار روابط الكربون-الكربون، يمكن لهذه الروابط أن تشكل روابط مزدوجة مستقرة، كما هو الحال في الإيمينات؛ والروابط الثلاثية مثل النتريل. تتراوح أطوال الروابط من 147.9بيكومتر للأمينات البسيطة إلى 147.5بيكومتر لمركبات النترو العضوية (CN=) مثل نيترو الميثان إلى 135.2بيكومتر للروابط الثنائية الجزئية في البيريدين إلى 115.8بيكومتر للروابط الثلاثية كما في النتريل.^[2]

تكون رابطة كربون–نيتروجين مستقطبة بقوة تجاه النيتروجين ( السالبية الكهربية لـ C وN هي 2.55 و3.04 على التوالي) وبالتالي يمكن أن تكون العزوم ثنائية القطب الجزيئية عالية: السياناميد 4.27 ديباي، ديازوميثان 1.5 ديباي، أزيد الميثيل ^{[الإنجليزية]} 2.17 ديباي، البيريدين 2.19. ديباي ولهذا السبب فإن العديد من المركبات التي تحتوي على روابط كربون–نيتروجين قابلة للذوبان في الماء. N-philes ^{[الإنجليزية]} عبارة عن مجموعة من الجزيئات الجذرية التي تنجذب بشكل خاص إلى روابط C=N.^[3]

يمكن تحليل رابطة الكربون والنيتروجين باستخدام مطيافية الأشعة السينية (XPS). اعتمادًا على حالات الترابط، وتختلف مواضع الذروة في أطياف N1s XPS.^[4]^[5]^[6]

المجموعات الوظيفية النيتروجينية[عدل]

التصنيف الكيميائي	رتبة الرابطة	صيغة كيميائية (رياضية)	مثال	معدل طول الرابطة C–N (Å)
أمينات	1	R₂C-NH₂	ميثيل أمين	1.469 (neutral amine) 1.499 (ammonium salt)
أزيريدين	1	CH₂NHCH₂	Mitomycin	1.472
أزيدات	1	R₂C-N₃	Phenyl azide	1.38–1.48^[7] 1.47 (methyl azide)^[8] 1.432 (phenyl azide)^[9]
أنيلين	1	Ph-NH₂	Anisidine	1.355 (sp² N) 1.395 (sp³ N) 1.465 (ammonium salt)
بيرول	1		بورفيرين	1.372
أميدات	1.2	R-CO-NR₂	أسيتاميد	1.325 (primary) 1.334 (secondary) 1.346 (tertiary)
بيريدين	1.5	pyr	نيكوتيناميد	1.337
إيمينات	2	R₂C=NR	DBN	1.279 (C=N bond) 1.465 (C–N bond)
نتريل	3	R-CN	بنزونيتريل	1.136
إيزوسيانيدات	3	R-NC	TOSMIC	1.154^[10]

أنظر أيضا[عدل]

المراجع[عدل]

^ Organic Chemistry John McMurry 2nd Ed.
^ CRC Handbook of Chemistry and Physics 65Th Ed.
^ Falzon، Chantal T.؛ Ryu، Ilhyong؛ Schiesser، Carl H. (2002). "5-Azahexenoyl radicals cyclize via nucleophilic addition to the acyl carbon rather than 5-exo homolytic addition at the imine". Chemical Communications ع. 20: 2338–9. DOI:10.1039/B207729A. PMID:12430429.
^ Kato, Tomofumi; Yamada, Yasuhiro; Nishikawa, Yasushi; Otomo, Toshiya; Sato, Hayato; Sato, Satoshi (12 Jul 2021). "Origins of peaks of graphitic and pyrrolic nitrogen in N1s X-ray photoelectron spectra of carbon materials: quaternary nitrogen, tertiary amine, or secondary amine?". Journal of Materials Science (بالإنجليزية). 56 (28): 15798–15811. DOI:10.1007/s10853-021-06283-5. ISSN:1573-4803. S2CID:235793266. Archived from the original on 2023-05-02.
^ Yamada, Yasuhiro; Kim, Jungpil; Matsuo, Shintaro; Sato, Satoshi (1 Apr 2014). "Nitrogen-containing graphene analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy". Carbon (بالإنجليزية). 70: 59–74. DOI:10.1016/j.carbon.2013.12.061. ISSN:0008-6223. Archived from the original on 2022-12-11.
^ Yamada, Yasuhiro; Tanaka, Haruki; Kubo, Shingo; Sato, Satoshi (1 Sep 2021). "Unveiling Bonding States and Roles of Edges in Nitrogen-Doped Graphene Nanoribbon by X-ray Photoelectron Spectroscopy". Carbon (بالإنجليزية). 185: 342–367. DOI:10.1016/j.carbon.2021.08.085. ISSN:0008-6223. S2CID:239687362. Archived from the original on 2021-09-21.
^ Kumasaki، M.؛ Kinbara، K.؛ Wada، Y.؛ Arai، M.؛ Tamura، M. (2001). "Azidoacetamide, a neutral small organic azide". Acta Crystallogr. E ^{[الإنجليزية]}. ج. 57: o6–o8. DOI:10.1107/S160053680001850X.
^ Livingston، R. L.؛ Rao، C. N. Ramachandra (1960). "An Electron Diffraction Investigation of the Molecular Structure of Methyl Azide". J. Phys. Chem. ^{[الإنجليزية]}. ج. 64 ع. 6: 756–759. DOI:10.1021/j100835a012.
^ Wagner، Gerald؛ Arion، Vladimir B.؛ Brecker، Lothar؛ Krantz، Carsten؛ Mieusset، Jean-Luc؛ Brinker، Udo H. (2009). "Controllable Selective Functionalization of a Cavitand via Solid State Photolysis of an Encapsulated Phenyl Azide". رسائل عضوية. ج. 11 ع. 14: 3056–3058. DOI:10.1021/ol901122h. PMID:19537769.
^ Bano، Huma؛ Yousuf، Sammer (2015). "Crystal structure of p-toluenesulfonylmethyl isocyanide". Acta Crystallogr. E ^{[الإنجليزية]}. ج. 71 ع. 6: o412. DOI:10.1107/S2056989015008816. PMC:4459310. PMID:26090196. S2CID:26154257.

بوابة الكيمياء

[1] Organic Chemistry John McMurry 2nd Ed.

[crc-2] CRC Handbook of Chemistry and Physics 65Th Ed.

[3] Falzon، Chantal T.؛ Ryu، Ilhyong؛ Schiesser، Carl H. (2002). "5-Azahexenoyl radicals cyclize via nucleophilic addition to the acyl carbon rather than 5-exo homolytic addition at the imine". Chemical Communications ع. 20: 2338–9. DOI:10.1039/B207729A. PMID:12430429.

[4] Kato, Tomofumi; Yamada, Yasuhiro; Nishikawa, Yasushi; Otomo, Toshiya; Sato, Hayato; Sato, Satoshi (12 Jul 2021). "Origins of peaks of graphitic and pyrrolic nitrogen in N1s X-ray photoelectron spectra of carbon materials: quaternary nitrogen, tertiary amine, or secondary amine?". Journal of Materials Science (بالإنجليزية). 56 (28): 15798–15811. DOI:10.1007/s10853-021-06283-5. ISSN:1573-4803. S2CID:235793266. Archived from the original on 2023-05-02.

[5] Yamada, Yasuhiro; Kim, Jungpil; Matsuo, Shintaro; Sato, Satoshi (1 Apr 2014). "Nitrogen-containing graphene analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy". Carbon (بالإنجليزية). 70: 59–74. DOI:10.1016/j.carbon.2013.12.061. ISSN:0008-6223. Archived from the original on 2022-12-11.

[6] Yamada, Yasuhiro; Tanaka, Haruki; Kubo, Shingo; Sato, Satoshi (1 Sep 2021). "Unveiling Bonding States and Roles of Edges in Nitrogen-Doped Graphene Nanoribbon by X-ray Photoelectron Spectroscopy". Carbon (بالإنجليزية). 185: 342–367. DOI:10.1016/j.carbon.2021.08.085. ISSN:0008-6223. S2CID:239687362. Archived from the original on 2021-09-21.

[Kumasaki-7] Kumasaki، M.؛ Kinbara، K.؛ Wada، Y.؛ Arai، M.؛ Tamura، M. (2001). "Azidoacetamide, a neutral small organic azide". Acta Crystallogr. E ^{[الإنجليزية]}. ج. 57: o6–o8. DOI:10.1107/S160053680001850X.

[8] Livingston، R. L.؛ Rao، C. N. Ramachandra (1960). "An Electron Diffraction Investigation of the Molecular Structure of Methyl Azide". J. Phys. Chem. ^{[الإنجليزية]}. ج. 64 ع. 6: 756–759. DOI:10.1021/j100835a012.

[9] Wagner، Gerald؛ Arion، Vladimir B.؛ Brecker، Lothar؛ Krantz، Carsten؛ Mieusset، Jean-Luc؛ Brinker، Udo H. (2009). "Controllable Selective Functionalization of a Cavitand via Solid State Photolysis of an Encapsulated Phenyl Azide". رسائل عضوية. ج. 11 ع. 14: 3056–3058. DOI:10.1021/ol901122h. PMID:19537769.

[10] Bano، Huma؛ Yousuf، Sammer (2015). "Crystal structure of p-toluenesulfonylmethyl isocyanide". Acta Crystallogr. E ^{[الإنجليزية]}. ج. 71 ع. 6: o412. DOI:10.1107/S2056989015008816. PMC:4459310. PMID:26090196. S2CID:26154257.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]