Systém konjugát je chemický systém složený z atomů spojených pomocí kovalentní vazby s alespoň jedním delokalizovaných n vazbami . Tato delokalizace umožňuje uvažovat o několika Lewisových reprezentacích (nazývaných mezomerní , rezonanční nebo kanonické formy ), čímž zvýrazňuje chemické vlastnosti molekuly. Termín „konjugát“ vytvořil v roce 1899 německý chemik Johannes Thiele .
Konjugace, původ této delokalizace, může mít různou povahu:
Tato sloučenina má - formálně - dvě dvojné vazby na třech vazbách přítomných mezi atomy uhlíku. Ve skutečnosti se vazby delokalizují po celé uhlíkové kostře, poskytují charakter dvojné vazby na centrální vazbě (formálně jednoduché) a způsobují, že se náboje objevují na konci řetězce.
Tento typ konjugace představuje konkrétní případ, zkříženou konjugaci, ke které dochází, když na třech π vazbách, které mohou interagovat, dva interagují navzájem konjugací a třetí je z interakce vyloučen. Příklady křížové konjugace jsou uvedeny benzofenonem , dendraleny , radialeny nebo fullereny .
Tyto systémy vedou k obecné delokalizaci elektronů na všech zarovnaných, paralelních a sousedních p orbitálech atomů, což snižuje jejich energii a tím zvyšuje jejich stabilitu.
Delokalizace elektronů vytváří oblast, kde nepatří do jediné vazby nebo atomu , ale do skupiny, rozdíly v pravděpodobnosti přítomnosti ve dvou sousedních oblastech vesmíru (zde pro řetězec atomů) se zmenšují ( dáme obraz spojitého posunu elektronů mezi dvěma po sobě následujícími vazbami). Tyto modifikace odpovídají kombinaci mesomerních forem (nazývaných také rezonanční nebo kanonické), takže energie systému je minimální (proto se jedná o absolutní minimum povrchu potenciální energie spojené s elektronickými přítomnostmi): tento pojem někdy představuje zavedení procenta lokalizace odkazu .
Tato stabilizace systému delokalizací elektronů má vliv na jeho reaktivitu: zvýhodní například tvorbu produktu spíše než jeho izomeru, který je stabilizován mezomerismem, nebo podpoří stabilitu reakce spíše střední než jiný, směrování reakce podle jednoho mechanismu spíše než jiného ( například konkurence S N 1 / S N 2 ).
Konjugované systémy mají jedinečné vlastnosti, které vedou k intenzivním barvám. Mnoho pigmentů používá konjugované elektronové systémy, jako je dlouhý řetězec konjugovaných β-karotenových uhlovodíků , což vede k silně oranžové barvě. Když elektron v systému absorbuje foton světla správné vlnové délky , může být přiveden na vyšší energetickou hladinu (viz částice v rámečku ). Většina těchto elektronických přechodů je elektronu z orbitálního pí orbitalu na pí antibonding (π až π * ), může být také přemístěn nevazebný elektron (n na π * ). Konjugované systémy s méně než osmi konjugovanými dvojnými vazbami absorbují pouze v ultrafialovém světle a pro lidské oko vypadají bezbarvé. S přidanou každou dvojnou vazbou systém absorbuje fotony s delší vlnovou délkou (a tedy s nižší energií) a barva sloučeniny se pohybuje od modré po žlutou. Oranžové nebo červené sloučeniny se obvykle nespoléhají pouze na dvojné vazby.
Absorpci světla z ultrafialového záření do viditelného spektra lze měřit pomocí UV / viditelné spektroskopie . Absorpce světla tvoří základ celé fotochemie .
Konjugované systémy tvoří základ chromoforů , což jsou části molekuly absorbující světlo, díky nimž může být sloučenina zbarvena. Takové chromofory jsou často přítomny v různých organických sloučeninách a někdy jsou přítomny v polymerech , které jsou zbarveny nebo září ve tmě. Obvykle jsou kromě konjugovaných CC vazeb způsobeny konjugovanými kruhovými systémy s vazbami jako C = O a N = N.
Konjugace do kruhových struktur má za následek aromaticitu , neobvyklou stabilitu přítomnou v některých kruhových konjugovaných systémech.
Mít střídavé jednoduché a dvojné vazby však není nutně dostatečné pro to, aby byl systém konjugován. Některé cyklické uhlovodíky (jako je cyklooktatetraen ) mají skutečně střídavou jednoduchou / dvojnou vazbu. I když se molekula může zdát plochá pouze při pohledu na její chemickou strukturu, molekula není, a obvykle přijímá „lodní“ konformaci . Protože p orbitaly molekuly se nemohou srovnat, elektrony nejsou sdíleny mezi atomy uhlíku a systém není konjugovaný.