芳香性
芳香、Non-Aromatic或Antiaromatic吗?一些实践问题
最后更新:2022年10月16日|
芳香vs Antiaromatic vs非芳香实践练习
我们最后在本系列芳香性经历4个条件必须满足以芳香分子。
- 首先,它必须是循环
- 第二个,每个原子环必须有一个可用的p轨道
- 第三,π电子的系统必须2、6、10、14、18岁或更多的设置,增加从18岁的增量4(30…。22日,26日等等)。我们通常缩写为4 n + 2π电子。
- 第四,分子必须是平的。
在这篇文章里,我们试图解释这些规则意味着什么,所以如果这些个别项目看起来不清楚,可能是一个好主意回到那篇文章。
在这篇文章中,我们将应用这四个规则和一些实践的例子。
表的内容
1。确定分子芳香体系:构建一个表
这是我的建议如果你开始试图回答“这是芳香吗?”。做一个表。
表是伟大的组织信息。他们也作为一个内置的清单。
举例来说,这是一个图像从一个补习班我和一个学生,我们决定是否几个分子芳香:
你会注意到我的清单通常不会打扰有一列“平坦”,因为它的一般假设。(你需要知道的一些例外,上次我们覆盖)。
今天,我们要看看以下13分子并试图确定他们是否芳:
让我们开始吧!
2。苯
从最简单的例子是苯,它演示了如何使用桌子上。循环,共轭,有3个π键和π键都在π体系。零孤,芳香性。因此,(3×2)+ 0 = 6π电子。我们假设它是平的(它是)。检查了所有的箱子,我们可以说它是芳香。
3所示。苯离子
如果你把一个质子从苯,你得到的苯离子。共轭,如苯,环3π键和π键都在π体系。容易看那孤对,认为这可能导致π体系,给8个π电子总数。然而,孤对的飞机分子的(和其他碳氢键),因此不能和p轨道重叠。因此,对于确定芳香性的目的,我们可以忽略孤对。
4所示。环戊二烯的阳离子
下面的环戊二烯阳离子是循环和共轭(正电荷代表空着p轨道碳正离子)。有两个π键和零孤π体系做出贡献。这给了我们4π电子,也就是不Huckel号码。因此,不芳香。* (注1]
5。吡咯
吡咯环和共轭(上孤对氮可以促进pi-system)。有两个π键和一个孤对电子,为π体系做出贡献。这给了我们6个π电子,这是一个Huckel数量(即满足4 n + 2)。因此,它的芳香。
6。吡咯共轭酸
如果吡咯氮使质子化,孤对不能再参与pi-system。因此下面的分子吸引不芳香。
7所示。吡啶
吡啶是循环、共轭和有三个π键。这很像,孤对苯阴离子看起来喜欢它可能导致π体系,但实际上是在平面上的环(随着碳氢键),因此不能贡献(氮已经贡献p轨道向pi-system——注意,是画与相邻参与一个双键碳)。因此我们可以忽略的孤对芳香性的目的,共有六个π电子,这是一个Huckel数量和芳香分子。
8。噻吩
噻吩硫的模拟呋喃循环和共轭环周围。它有两个π键。有趣的噻吩(和呋喃),虽然有一个原子轴承两个孤对,我们可以只计算其中一个向pi-system孤。(每个原子可以贡献最大的一个轨道和两个电子对芳香性)。另一个孤对飞机的戒指,就像吡啶氮上的孤对,以上。因此噻吩有六个π电子,Huckel数量,噻吩是芳香。
9。环丁二烯
环丁二烯是循环和共轭。有两个π键和零贡献。两个π键给我们总共4π电子,这是不Huckel号码。因此它不是芳香,就像上面的环戊二烯基阳离子,。(注1]
10。环丁烯Di-Anion
环丁二烯不是芳香。如果我们两个电子注入环丁二烯,然而,情况变化很大。的环丁二烯二阶阴离子是循环和共轭。它有一个π键,现在两个碳轴承孤可导致π体系,给我们共有六个π电子。这是Huckel数量因此环丁二烯di-anion芳香!
11。萘
萘有两个戒指,因此二环化合物。是共轭的四周响起,总共有5π键和零孤对,给我们10个π电子总数。10是一个Huckel数量(满足4 n + 2 n = 2)和萘是一种芳香分子。
12。分别离子
分别离子是一个六元环,如苯,有三个π键。它还熊氧上的孤对。吡啶和苯阴离子,这孤对实际上是在直角的π轨道系统实际上并不计入芳香性。因此分子只有6电子π体系,实际上是芳香。
13。吲哚
吲哚是一种bicylic分子看起来像一个苯分子吡咯分子融合。它是共轭;每个原子的四周两环参与π体系。它有4个π键和一个双电子参与的氮π体系,给10个π电子。这是一个Huckel号码和吲哚实际上是芳香。
14。甘菊蓝
甘菊蓝的另一个例子是一个双环分子,如萘和吲哚,以上。周长周围的共轭π体系。总共有五个π键和零孤对电子,共有10个π电子,这是一个Huckel号码。甘菊蓝,事实上,芳香。
如果很难想象甘菊环芳香,它可能有助于得出一种共振环看起来都有芳香成分。例如,在下面的共振形式中,你能想到的甘菊蓝是由cycloheptatriene阳离子(芳香)融合到环戊二烯负离子(芳香)。
注意,一个戒指带负电荷的,并且另一个熊一个正电荷。事实证明,这种共振形式混合有重大贡献,因为甘菊环本身有一个实质性的偶极矩(1.08 D)。萘,相比之下,完全没有偶极矩。
15。摘要:芳香性实践练习
使用的全部意义表像上面来组织你的想法。像一组辅助轮,如果你经常做这样的问题,你会开始发现你不需要它。
最常见的部分,学生得到绊倒在计算π电子的数量。记住,每个原子最多只能贡献一个p轨道对π体系,而p轨道可以有两个π电子(最多)。
还有其他的例子你不确定,我们应该运用该系统对呢?留下你的评论!
笔记
注1。有两个分子特别是在上面的列表中值得进一步讨论。环戊二烯阳离子和环丁二烯是每一个描述,以上,为“不芳香”,这在技术上是正确的。
正如我们发现苯异常稳定理论“双键苯”相比,环丁二烯和环戊二烯阳离子有趣之处在于它们异常不稳定。这是一个所谓的“antiaromaticity”,我们将描述在下一篇文章的一些细节。
Antiaromaticity和Antiaromatic化合物
感谢马特Struble援助与这篇文章。
我发现了一个来源说cyclobutan-1 2 3-trione芳香。它是正确的吗?如果是,请解释?
将化合物的芳香性同时拥有一个芳香和一个antiaromatic戒指吗?如-苯基环丁二烯
分子是不存在的。
但是如果你看看甘菊蓝,可以把箭头,这样你会得到一个环戊二烯基阳离子和heptatrienyl阴离子,每个(理论上)反芳香。然而基于偶极矩共振形成的贡献为零
嘿,詹姆斯,
为什么“吡咯的共轭酸”是不芳香吗?我认为,一个空的p轨道。这个空的p轨道,可以构建一个共轭φ轨道系统与其他现有phi-bonds。
提前谢谢!
这不是共轭环周围。如果你观察你会发现它是sp3杂化氮(附4σ键)。如果有一个空的p轨道,给它5轨道违反了八隅体规则!
甲苯芳香是因为其环符合规则,还是甲基取代基不平面non-aromatic吗?
因为环符合规则。:-)
甲基的芳香性没有影响。芳香性是由π电子(即电子在双键)。
我不明白什么是芳香,在简单的方法也不给任何的例子
cycloheptatrienyl阴离子…non-aromatic还是antiaromatic ?
计算π电子,应该告诉你!
循环C3H3自由基- >芳香或non-Aromatic吗?
奇数的π电子- >没有芳香
我想知道关于化合物含有芳香体系。整个分子会芳吗?如苯甲醛
苯环。醛不认为芳香体系的一部分。
我们如何确定bicyclo化合物的芳香性高,一环芳烃(苯)和其他非平面环己烯环是环?
是吡咯的共轭碱芳香吗?似乎有6个π电子,但我读到过吡咯离子不稳定吗?
是的,这是。氮氢键在平面上的环随着碳氢键,和孤对解放deprotonating氮不影响芳香性,因为它是π体系形成一个直角。
嘿,詹姆斯,吡咯conj.酸的例子,我想知道如何不共轭。有一个正电荷氮的原因是它有4电子当它需要5价(形式电荷)吗?我的问题是,正电荷会不会离域通过移动一个双键相邻,因此被共轭? ?
没有办法,形式电荷氮可以通过将删除其他双键,因为氮没有可用的p轨道,可以与pi-system共轭。氮在这种情况下所有8电子束缚在单键,我们知道共振形式从来没有涉及到打破单键,对吧?
Cyclohexenyl二阶阴离子。…无论是芳香吗? ? ?两个碳阴离子在1号和4号. .之间的双键碳…第二和第三。
任何的碳环sp3杂化?如果是这样,那么它就不是芳香…。
你好詹姆斯,在奥兹下。非常感谢你的清晰和简明的解释。我的记忆不是很好,所以理解机制和化学背后的逻辑真的帮助和节省内存征税。
我用你的表上面回答这样的问题很有帮助。然而,一个问题,我找不到,他们给了我们在上面的例子中使用噻吩C4H4S您芳香。然而,问题问的噻吩激进C4HS +如果这是芳香吗?我的思想很可能不是因为它会破坏芳香性,即使它是5个电子接近休克尔不是Huckel数字。
谢谢,
彼得
你好彼得-噻吩激进的芳香。这将是一个激进的阳离子。噻吩有6个π电子。移去一个电子,你有五个电子。
同样适用于苯自由基(不要与苯或混淆苄激进!)
希望这可以帮助!詹姆斯
关于萘,我很困惑,为什么它被认为是一种芳香族化合物?没有压力的斥力共享碳原子上的氢原子,从而呈现分子不是平的吗?我理解,如果在场的桥梁,它使分子化合物又平,从而实现芳香性的标准。对不起,只是有点困惑。
没有共享碳原子上的氢原子在萘-如果你计算债券,每个碳原子有4个。
我以前可能欣赏你。我爱你詹姆斯爵士。你做有机化学如此如此如此如此简单。我非常喜欢你的课。上帝保佑你越来越多。爱,从孟买,印度。
谢谢你萨米娜,很高兴你有帮助!
如此有用的和明确的。由于一百万年!
谢谢耶洗别!
环丁二烯二阶阴离子有6π电子。然而,没有覆盖所有的原子结合。这是不违反Huckel规则吗?
当然有。所有四个碳共轭p轨道。两个都是装的,其中两个是完全充分。
喜欢这一个。帮助理解芳香性。仍然有问题在多个环问题如果一个环芳香,另一个是antiaromatic吗?
旧的足够的纸
芳香分子区和片段,l . Tarko ARKIVOC, 2008年,xi一部分,24 - 45页
为标题的问题提供了一个非常不同的答案。
以上# 1,# 3,# 4条件,基于Huckel模型,实际上早就过时了。
这很有趣。谢谢你Tarko。
呋喃,是两个直角切断债券,因为它们是共价键形成涉及py和pz轨道的氧气。
也一个孤对氧气的π电子数显示在px轨道共振,因为它是垂直于py和pz分子平面,而不涉及其他孤对s轨道共振,因为它位于分子的飞机吗?
只是一个错误,”融合到环戊二烯阳离子”请阴离子改变它!
否则很有用的帖子! ! !
固定的。谢谢你告诉我!