ホルムアミドでは、窒素は$ \ ce {sp ^ 3} $混成であるように見え、四面体構造を意味します。ただし、分析によると、分子は実際にはほぼ平面であり、結合角は120度に近いことが示されています。
編集：マーティンと別のポスターが示唆しているように、ハイブリダイゼーションは大まかな概念です。したがって、さらに分析した場合の窒素の混成は、$ \ ce {sp ^ 3} $と$ \ ce {sp ^ 2} $の間のどこかとして説明するのが最適です。しかし、これでも平面性が必要になりますよね？パイ結合は、p軌道の電子対の上下で形成されます。これらのp軌道が互いに平行である場合、効果的な結合が達成されます。
これは、分子内の部分的な二重結合特性に関係していると思います（おそらく、窒素と酸素の電子吸引効果が原因で、分子のイオン特性もあるようです） 。
これが標準的な答えです。ただし、分子内水素結合も役割を果たしますか？できませんでした。窒素の周辺水素と酸素の間に水素結合がありますか？これは120度の結合角を達成するのにも役立ちませんか？
コメント
- 奇妙なことに私を驚かせるのは、OH水素結合が可能性があるというあなたの提案です。関与する：水素はどれも酸素のどこにもありません。たとえそうであったとしても、なぜあなたが'平面性を促進することを期待しているのかわかりません。 。水素結合について誤った直感を構築している可能性があります。これを確認して、学習を取り消そうとする可能性があります。
回答
ほとんどのアミドは平面であり（立体的な理由により制限が解除される可能性があるため）、ホルムアミドも同様です。
炭素は明らかに$ \ ce {sp ^ 2} $ハイブリダイズしています（この概念はここで非常によく適用できるため）、したがって、約$ 120 ^ \ circ $の角度で1つの平面にリガンドを編成します。当然のことながら、窒素は$ \ ce {sp ^ 3} $混成軌道であると想定されます。これは、ほとんどのアミンに当てはまります。ただし、これらの分子の反転障壁は（置換基に応じて）非常に低くなります。 $$ \ ce {[NH3] ^ {pyr-top} < = > [NH3] ^ {TS-plan} < = > [NH3] ^ {pyr-bot}} $$窒素の場合、$ \ ce {sp ^ 3}から移動することを意味します$から$ \ ce {sp ^ 2} $に戻り、再び戻ります。これで、活用によって中間構造を安定させることができます。これはまさにここに当てはまります。チャートでは、これはエントリ2を参照しています。これにより、窒素は$ \ ce {sp ^ 2} $混成軌道になり、エントリ1の孤立電子対は$ \ ce {p} $軌道になります。
共役は、チャートに示されているように、その軌道と反結合性$ \ pi ^ *〜\ ce {C-O} $軌道の重なりによって発生します。これにより、$ \ ce {N-C} $結合次数が増加し、$ \ ce {C-O} $ BOは減少する必要があります。
これらの共鳴構造はすべて極端な状態の説明にすぎず、真実はそれらの間にあります。次のスキームは、最も一般的なものを考慮し、3番目を追加します。これは、特定の視覚的ポイントまでの非局在化を（非伝統的なルイスの方法で）説明する可能性があります。
分子軌道理論では、分子平野に垂直なすべての分子から3中心軌道を形成できます。この平面を$ xy $として選択した場合、寄与軌道は$ \ ce {p _ {$ z $}} $になります。次のスキームはこの主張を裏付ける可能性があり、描かれた軌道はBP86 / cc-PVTZ計算によって得られました。 （HOMOは面内の孤立電子対です。）
確かに分子内水素結合はありませんが、 （$ d（\ ce {OH} \約2.57 $同じレベル）、$ \ ce {CO} $と$ \ ce {NH} $結合の間に引力があり、平面性を安定させるのに役立ちます。しかし、非常に便利なハイブリダイゼーションの概念から脱却する必要があるため、これについては詳しく説明しません。