共轭是指p轨道在sigma键上的重叠。共轭在以下两种情况下发生^{(1 - 4)}：

• 分子必须至少有三个重叠或相连的p轨道排成一行。
• 重叠的p轨道之间有离域电子。

共轭体系最早是由德国化学家约翰内斯·蒂尔在1899年研究的。共轭聚合物在有机化学中有着广泛的应用。澳门188bet娱乐许多合成化合物，如聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯，都是共轭体系。偶联也发生在导电聚合物、碳纳米管、石墨烯和石墨中。

P轨道的共轭

p轨道是用来确定共轭的。p轨道包括以下内容^{(1 - 3)}：

• 一个空的p轨道，像碳正离子
• 含有孤对的轨道，如氧、氮和氯
• 键的p轨道，像另一个烯烃和羰基(C=O)
• 半填满的轨道，就像自由基

这是发生共轭的前提条件。

• 在整个系统中应该有无穷无尽的p轨道可以重叠形成键。
• 扩展共轭体系可以是无环化合物，也可以是环化合物。然而，它们必须是平的，这样p轨道才能重叠。
• 由于系统是平面的，孤对将占据纯p轨道，而不是通常在非共轭系统中发现的sp杂化轨道。
• 这种重叠导致共轭，并允许π电子的离域，这种现象被称为共振。它在能量上有利于增加稳定性。
• 原子与相邻键的共轭作用会改变它的电子分布和键长。键长与键序成反比。键序越高，键长越短，反之亦然。因此，结构中α -氢的存在增加了键长。
• 如果链上的一个点不具有p轨道，或者(不利的)几何形状避免了精确的对齐，那么在该点上的共轭就会被破坏并丢失。

共轭体系中的化学键^[1]

Sigma (σ)框架系统

成键方案是高度局域化的，属于主族元素上的sp3-、sp2-和sp-杂化原子轨道与氢上的1s原子轨道相互作用的框架。此外，来自填充的非成键杂化轨道的局部孤对也参与其中。

π (π)框架系统

分子的成键系统是由非杂化p原子轨道在其平面上下的相互作用形成的。原子上的sp-和sp-杂化促进了这种相互作用。成键是由相邻的p轨道实现的，通过原子之间的连接，经历了它们大小相等的叶的左右重叠。

共轭双键

共轭双键是由一个或多个碳碳单键隔开的两个碳碳双键。这样的系统被称为diene。下面是不同类型的二烯系统^{(1 - 6)}．

1.当双键被一个单键分开时，它们被称为共轭二烯烃，如C=C-C=C。单键和双键交替。

例子: 1,3 -丁二烯;1,3 -戊二烯;3,5 -辛二烯;1,3 -环戊二烯;还有1,3 -环己二烯

2.当双键被一个以上的单键分开时，它们被称为分离的或非共轭的二烯如C=C-C-C=C。与共轭二烯不同，单键和双键不交替。

例子:乙烯;丙烯;1,4 -戊二烯;1,5 -己二烯;2,5 -庚二烯;还有1,4 -环己二烯

3.当双键相邻时，它们被称为累积二烯、累积烯或烯。

例子1,2 -丙二烯

碳不一定是唯一的键合原子。其他原子，如氮和氧，也可以在双键中，如C=C-C=O。此外，共轭体系并不仅限于双键。三键可以是共轭体系的一部分，如C=C-C≡C。

共轭二烯的一个重要反应是Diels-Alder反应。二烯与亲二烯试剂反应，生成环烯烃。

共轭二烯的稳定性

共轭二烯比非共轭二烯更稳定。共轭二烯的电子密度重叠紧密且离域。另一方面，它以非共轭二烯的形式在分子中扩散。离域电子密度越大，分子就越稳定。此外，π轨道的位置和更好的重叠能力加强了两个双键之间的单键^[2]．

杂化能也影响结构的稳定性。共轭二烯中的单键碳原子为sp2杂化，非共轭二烯中的单键碳原子为sp3杂化。每个轨道在sp2和sp3杂化中分别具有33%和25%的s特征。共轭二烯吸引π电子，从而使单键比烯烃更短更强。

共轭与共振

共轭是指三个或更多的p轨道连接成一个更广泛的π系统。这个共轭系统包含π电子，它们与sigma键中的电子不同。共振是电子在pi系统内的各种排列，并产生不同的结构^[1]．