芳香性判斷依據(jù)

1、有機化學期中論文 學校院系：西北大學化工學院班 級：化學工程與工藝學 號：2009115065姓 名：崔 堯論碳環(huán)化合物的芳香性的判斷摘要 本文介紹碳環(huán)化合物的芳香性，非芳香性，反芳香性，同芳香性及反同芳香性簡單判斷的方法及在有機化學中的應(yīng)用。一 芳香性，非芳香性，反芳香性，同芳香性及反同芳香性的判斷芳烴一般具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，它們是環(huán)狀閉合共軛體系，電子高度離域，體系能量低，較穩(wěn)定。在化學性質(zhì)上表現(xiàn)為易進行親電取代反應(yīng)，不易進行加成和氧化反應(yīng)，即具有不同程度的芳香性。是不是具有芳香性的化合物一定具有苯環(huán)？1931年德國化學家休克爾(hückel)從分子軌道理論的角度，對環(huán)狀多烯烴（亦稱輪

2、烯）的芳香性提出了如下規(guī)則，即hückel規(guī)則。其要點是：化合物是輪烯，共平面，它的電子數(shù)為4n+2（n為0，1，2，3，n整數(shù)），共面的原子均為sp2或sp雜化。1954年伯朗特（platt）提出了周邊修正法，認為可以忽略中間的橋鍵而直接計算外圍的電子數(shù)，對hückel規(guī)則進行了完善和補充。但仍有一些不足之處1。本文根據(jù)教學實踐，提出了簡單判斷碳環(huán)化合物的芳香性、非芳香性、反芳香性、同芳香性及反同芳香性的方法及在有機化學中的應(yīng)用2。（1）芳香性一些稠環(huán)烴也可將之看成輪烯，畫經(jīng)典結(jié)構(gòu)式時，應(yīng)使盡量多的雙鍵處在輪烯上，處在輪烯內(nèi)外的雙鍵寫成其共振的正負電荷形式，將出現(xiàn)在輪烯內(nèi)

3、外的單鍵忽略后，再用hückelplatt規(guī)則判斷。（1）雙鍵碳處在不與輪烯共用的內(nèi)部，計算電子時，只計算輪烯上的電子，內(nèi)部的不記。下面的化合物a和d周邊分別有雙鍵6個和5個，如此時判斷他們的芳香性就會造成錯誤。而它們的b和e式分別有雙鍵7個和6個，將內(nèi)部的雙鍵寫成其共振的正負電荷形式c和f后，將出現(xiàn)在輪烯內(nèi)外的單鍵忽略后，用hückelplatt規(guī)則判斷得a為芳香性物質(zhì)，而d不是芳香性物質(zhì)。 （2）雙鍵與輪烯直接相連，計算電子時，將雙鍵寫成其共振的電荷結(jié)構(gòu)，負電荷按2個電子計，正電荷按0計，內(nèi)部不計。如下面物質(zhì)均有芳香性： （3）輪烯內(nèi)部通過單鍵相連，且單鍵碳與輪烯共用，

4、單鍵忽略后，下列物質(zhì)萘、蒽、菲均有芳香性： （4）輪烯外部通過單鍵相連，且單鍵碳與輪烯共用，單鍵忽略后，分別計算單鍵所連的輪烯的芳香性，下列物質(zhì)均有芳香性：（2）反芳香性反芳香性是指化合物共平面，它的電子數(shù)為4n（n為0，1，2，3，n整數(shù)），共面的原子均為sp2或sp雜化的輪烯，它的穩(wěn)定性小于開鏈烴。如：環(huán)丁二烯。環(huán)戊二烯正離子等。（3）非芳香性非芳香性是指分子不共平面的多環(huán)烯烴，如：環(huán)辛四烯、10輪烯、14輪烯等。10輪烯、14輪烯均是由于內(nèi)h 的位阻使其不能共面。（4） 同芳香性同芳香性是指共平面，它的電子數(shù)為4n2（n為0，1，2，3，n整數(shù)），共面的原子均為sp2或sp雜化的輪烯上帶

5、有不與輪烯共面的取代基或橋。取代苯可看成有同芳結(jié)構(gòu)。如：（5） 反同芳香性反同芳香性是指共平面，它的電子數(shù)為4n（n為0，1，2，3，n整數(shù)），共面的原子均為sp2或sp雜化的輪烯上帶有不與輪烯共面的取代基或橋。如：二 在有機化學中的應(yīng)用（1） 親電取代反應(yīng)苯環(huán)上可進行四大取代反應(yīng)，該類反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，但反應(yīng)均要加熱，以保證能量較高的反同芳中間體的生成，最后生成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的同芳化合物。（2） 親核取代反應(yīng) 橋頭鹵代烴既不易發(fā)生sn2反應(yīng)(空間位阻)，也不易發(fā)生sn1反應(yīng)，下面結(jié)構(gòu)的鹵代烴因為生成的中間體為反同芳結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，而更不易反應(yīng)。而橋上的鹵原子反應(yīng)迅速，因為生成的中間體是具有芳香結(jié)構(gòu)

6、環(huán)丙稀正離子而穩(wěn)定。同理，3氯環(huán)丙烯，7氯環(huán)庚烯由于能形成芳香性中間體而穩(wěn)定，該鹵代烴反應(yīng)活性高；而5氯環(huán)戊二烯由于生成反芳結(jié)構(gòu)中間體，能量高，而不易進行sn1反應(yīng)。因此，它的反應(yīng)活性低于開鏈的3氯1，4戊二烯3。（3） 取代苯的活性苯是最穩(wěn)定的芳香化合物，但當苯環(huán)上有取代基時，苯環(huán)的穩(wěn)定性下降，如第一類定位基（苯酚）使苯環(huán)易被氧化成順酐或醌，第二類定位基（硝基苯）使苯環(huán)易被還原成環(huán)己烷。這時可將取代苯看成是同芳結(jié)構(gòu)物質(zhì)。因此，可以認為苯環(huán)上的取代基使苯由芳香結(jié)構(gòu)物質(zhì)（穩(wěn)定性好）轉(zhuǎn)成了同芳結(jié)構(gòu)物質(zhì)（穩(wěn)定性較好），使其穩(wěn)定性下降，活性加大。一些需要將苯環(huán)破壞的物質(zhì)的合成正是采用了該法，這也許可以看成同芳香性的一種應(yīng)用。 （4） 偶極矩一些化合物由于能形成穩(wěn)定的芳香結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生較大的偶極矩。如： （5） 酸堿性若共軛堿是芳香結(jié)構(gòu)，則其共軛酸性較大。如環(huán)戊二烯的酸性比開鏈戊二烯大20倍3，而苯并環(huán)戊二烯和二苯并環(huán)戊二烯由于其共軛堿受芳香環(huán)的影響而減弱。環(huán)丁烯酮由于其共軛堿是反芳結(jié)構(gòu)是個弱酸。苯環(huán)有較大的電子云密度，但堿性很弱，只有在強酸中才能形成具有反同芳香性的共軛酸。三 結(jié)論：將苯看成6輪烯，而將之取代物看成同芳結(jié)構(gòu)，認為不論是一類定位基還是第二類定位基均活化了苯，降低了其穩(wěn)定性。并從另個角度解釋了一些有機化學中的問題。參考文獻 （1） 袁履冰 郝明 大