多个π轨道或π轨道与p轨道平行重叠形成大π键,例如1,3-丁二烯,1,2碳之间的π轨道,和3,4碳之间的π轨道平行重叠形成(或4个碳的p轨道),苯中6个碳的2p轨道平行重叠形成环状π键,再如硝酸根中,氮(2s22p3)以sp2杂化轨道与三个氧结合,一个未参与杂化的p轨道中包含一对电子,垂直于分子平面,三个氧分别出一个电子与氮结合,还剩一个单电子也在垂直于分子平面的p轨道上,N的一个p轨道和O的三个p轨道平行重叠,形成一个大π键,这个π键中一共6个电子,是因为硝酸根还有一个负电荷。
环戊二烯负离子中的大π键是两个π键(4个p轨道,每个p轨道含有一个电子),和一个含油量和电子的p轨道(碳负离子)平行重叠形成的。烯丙基碳正离子,环庚三烯正离子,臭氧等均具有大π键。
不过应注意,形成大π键的体系必须是连续的,不能有饱和原子分隔。
大π键又称离域π键。
大π键就是形成π键的电子不再仅限于在两个原子之间运动,而是在3个或3个以上原子之间运动,发生电子离域,电子离域可以使体系的能量大大降低,所以形成大π键,分子就更稳定,因此分子中只要具备形成大π键的条件,就一定形成大π键,因为它的能量比定域π键小得多。
形成大π键的条件:
(1)分子中至少要有3个原子;
(2)分子中至少有三个原子都存在至少一个p轨道;
(3)这些p轨道必须垂直于同一平面。
这样一来,这些p轨道便会“肩并肩”重叠,形成一个大π键,形成大π键的电子云,分布在提供给大π键电子的这些原子之间,即电子不再仅限于在两个原子之间运动,而是在3个或3个以上原子之间运动。
下面以1,3-丁二烯为例来解释什么是大π键:
(这三个图是我自己画的,然后截的)