浅谈芳香性判断

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1、浅谈芳香性判断13031327马思辰摘要：苯具有不易发生加成反应，不易氧化，容易发生亲电取代反应的特性，这种性质被称为芳香性，但并不是只有苯类化合物才具有芳香性，环状有机化合物也有可能具有芳香性。本文则主要讲述了有机化合物芳香性的概念及其判断方法，并重点叙述了Hilckel分子轨道法、微扰分子轨道法在处理分子芳香性上的应用。关键字：芳香性，休克尔（Hilckel）规则，判断正文：一.有机化合物芳香性的概念：首先，我们引入芳香性的概念，芳香性是含有苯环结构的化合物从化学性质上讲，其芳香性指的是含有共辄大兀键，不易被氧化，也不易发生加成反应，但是容易起亲电

2、取代反应的性质⑴。但初学者自然会对共轨大n键感到疑问，下而再为大家讲解一下什么是共辘大兀键。科学的说，在多原子分子屮如有相互平行的P轨道，它们连贯重叠在一起构成一个整体，p电子在多个原子间运动形成n型化学键，这种不局限在两个原子之间的兀键称为离域兀键，或共辘大兀键，简称大兀键。这些原子都在同一平面上，而苯环就是一个最好的举例，苯的分子结构是六个碳原子都以sp2杂化轨道结合成一个处于同一平而的正六边形，每个碳原子上余下的未参加杂化的P轨道，由于都处于垂直于苯分子形成的平面而平行，因此所有P轨道之间，都可以相互重叠而形成以下图式：苯环的0键和兀键苯的大兀键

3、是平均分布在六个碳原子上，所以苯分子中每个碳碳键的键长和键能是相等的。二.有机化合物芳香性的判断方法：了解了什么是芳香性，以及一些基础知识后，我们自然也就会对怎样正确的判断芳香性感兴趣，接下来就将阐述判断芳香性的正确方法。而芳香性的判断方法却与休克尔规则有着密切的关系，因此在此之前，我们还必须对休克尔规则有所了解。休克尔规则是有机化学的经验规则。该规则的量子力学基础在1931年由物理化学家休克尔（ErichHuckel）公式化并提岀。它是指如果一个单环化合物具有同平面的离域体系，且其ji电子数为4n+2（“0,1,2,…整数），就具有芳香性。也称为ll

4、ackel4n+2规则⑵。根据休克尔规则，我们会对兀电子数有了一个概念，那如何判断兀电子数乂变成判断芳香性的一个关键。以下会列出一些成键的兀电子数：每一个双键有2个h电子,每一个三键有4个Ji电子；对于苯坏，可认为有三个双键交替排列,所以兀屯子数为6⑵。特别要提及的是一些环状共轨烯坯的芳香性，有的物质会因为它们不稳定的性质而形成环状共觇烯桂离子，它们都具有稳定的闭壳层电子构型。而负离子一般占2个ji电子，电子会占一个兀电子。最后，在我们了解了一系列的基础知识后便可以根据休克尔规则来判断有机化合物的芳香性。被分类为芳香性的化合物通常有以下的条件：1）有一

5、些离域屯子组成一些兀键，并且令整个环系统可以当成单与双键的组合；2）给出离域电子形成兀键的原子需处于同一个平面；3）原子需组成一个环；4）组成n键的电子总数需为4n+2,即不是4的倍数的双数（休克尔规则）；5）可进行亲电芳香取代反应和亲核芳香取代反应。⑶在此特别解释几个特殊有机物的芳香性判断：1）按照HUckcl规则，环丁二烯没有芳香性。因为环丁二烯只有4个兀电子,不符合Iluckel规则。2）按照IlUckel理论，如果非苯芳香族的环烯通过得失电子，变成具有4n+2个兀电子的离子吋,应当是稳定的，就应该具有芳香性。例如环丙烯失去一个氢离子后得到环丙烯

6、正离子，它只有2个兀电子，符合Huckel规则，即n=0[4]o因此环丙烯止离子具有芳香性，它是最小的具有芳香性的环状化合物。3）环戊二烯不是一个连续的共轨体系，原本并无芳香性，但是当用强碱如叔丁醇钾与它作用后，亚甲基上的一个氢原子就被取代，成为钾盐，原来的环戊二烯转变为环戊二烯负离子：+(CH3)3COK+(CH3)3COH环戊二烯负离子具有6个兀电子，它们离域均匀分布在五个碳原子上。基态下三个成键轨道正好被6个屯子填满。所以它也同样具有芳香性，与苯相似，它也可以发生亲电取代反应。综上所述，凡平面的单环分子，其兀电子数符合4n+2规则的就具有芳香性,

7、符合4n的为反芳香性化合物；而非平面的环状共辘烯炷分子则为非芳香性化合物。随着结构理论的发展，芳香性概念还在不断的发展⑹。参考文献:[1]华东理工大学有机化学教研组编《有机化学》P164高等教育出版社[2]华东理工大学有机化学教研组编《有机化学》P167高等教育岀版社[3]华东理工大学有机化学教研组编《有机化学》P165高等教育出版社[4]华东理工大学有机化学教研组编《有机化学》P164高等教育出版社[5]刑期毅，周正等编基础有机化学（上）高等教育出版社高等教育出版社[6]华东理工大学有机化学教研组编《有机化学》P169