芳香性
芳香型，非芳香型，还是抗芳香型?一些练习问题
最后更新:2022年10月16日|
芳香族vs反芳香族vs非芳香族练习
我们关于芳香性系列的最后一篇文章已经结束了分子具有芳香族性必须满足的4个条件．
- 首先,它必须是循环的
- 第二个，环周围的每个原子都有一个可用的p轨道
- 第三， PI系统中的电子数必须为2,6,10,14,18，或集合中更高的数字，从18增加到4 (22,26,30 ....等等)。我们通常把它缩写为[4n+2]个电子。
- 第四，分子一定是平的。
在那篇文章中，我们试图解释这些规则的含义-所以如果这些单独的项目对你来说不清楚，这可能是一个好主意回到那个岗位上去．
在这篇文章中，我们将通过一些实践例子来应用这4条规则。
目录
1.确定分子是否芳香族的系统:建立一个表格
这是我的建议，给那些刚开始试图回答“这是芳香的吗?””。做一张桌子。
表格是组织信息的好方法。它们也可以作为一个内置的检查清单。
例如，这是我和一个学生的辅导课程中的一张图片，我们确定几个分子是否是芳香的:
您会注意到，我的清单通常不需要为“平坦性”设置一栏，因为它通常是假设的。(你需要知道出现的一些例外情况——我们上次讲过了)。
今天，我们来看看以下13种分子，并试着判断它们是否具有芳香性:
让我们开始吧!
2.苯
最简单的例子是苯，它演示了如何使用表格。它是环状的，共轭的，有3个键这些键都在体系中。它没有对芳香性有贡献的孤对。因此它有(3 × 2) + 0 = 6个电子。我们假设它是平的(确实是)。检查所有的盒子，我们可以说它是芳香的。
3.苯阴离子
如果你从苯上拿走一个质子，就得到苯离子。像苯一样，它是环状的，共轭的，有3个键这些键都在体系中。我们很容易看到孤对并认为它也对系统有贡献，总共给了8个电子。然而，孤独的一对在飞机分子的轨道(以及其他碳氢键)，因此不能与p轨道重叠。因此，为了确定芳香性，我们可以忽略孤对。
4.环戊二烯阳离子
下面的环戊二烯阳离子是环状共轭的(正电荷代表一个碳正离子，p轨道是空的)。系统中有2个键和0个孤对。总共有4个电子，也就是不Hückel号码。所以它不是芳香的。* (注1］
5.吡咯
吡咯是环状的，而且是共轭的(氮上的孤对可以形成π系)。系统中有两个键和一对孤电子。这给了我们总共6个电子，这是一个Huckel数(即满足4n+2)。所以它是芳香的。
6.吡咯共轭酸
如果吡咯在氮上质子化了，孤对就不能再参与π系了。因此下面画的分子不是芳香分子。
7.吡啶
吡啶是环状的，共轭的，有三个π键。它很像苯阴离子的孤对看起来就像它可能对π体系有贡献一样，但实际上它在环的平面上(和碳氢键一起)，因此不能贡献(氮已经对π体系贡献了一个p轨道-注意它被画成与相邻碳的双键)。因此，为了芳香性，我们可以忽略孤对电子一共有6个电子，这是一个赫克尔数，这个分子是芳香的。
8.噻吩
噻吩，硫的类似物呋喃，是循环的，并且在整个环上共轭。它有两个键。有趣的是噻吩(和呋喃)是，虽然有一个原子中有两个孤对环，我们可以只计算一个孤对。[每个原子最多可以为芳香性贡献一个轨道和两个电子]。另一个孤对在环的平面上，很像氮上的孤对吡啶,以上。因此噻吩总共有6个电子，这是一个赫克尔数噻吩是芳香。
9.环丁二烯
环丁二烯是环状和共轭的。有2个键和0个孤对。2个键总共有4个电子，也就是不哈克数。所以它不芳香，就像上面的环戊二烯阳离子一样。［注1］
10.环丁烯Di-Anion
环丁二烯不芳香。如果我们把两个电子注入到环丁二烯中，情况就会发生很大的变化。环丁二烯是环状的共轭离子。它有一个键，现在又有两个碳原子上的孤对组成了这个系统，总共有6个电子。这是一个赫克尔数，因此环丁二烯二阴离子是芳香的!
11.萘
萘有两个环，因此是双环化合物。它在环的周长上共轭总共有5个键和0个孤对，总共有10个电子。10是哈克数(当n=2时满足4n+2)，萘是芳香族分子。
12.分别离子
pyrylium离子是一个六元环，像苯一样，有三个π键。氧上也有一对孤电子。就像吡啶苯阴离子，这个孤对实际上在一个轨道上与PI体系成直角所以它不计入芳香性。因此分子在体系中只有6个电子实际上是芳香族的。
13.吲哚
吲哚是一种双环分子，看起来像苯分子和吡咯分子融合在一起。它是共轭的;两个环周围的每一个原子都参与了π系统。它有4个键，氮原子上有一对电子参与了系统，总共有10个电子。这是哈克数吲哚实际上是芳香的。
14.甘菊蓝
Azulene是另一个双环分子的例子，就像萘和吲哚一样。它在系统的周长上共轭。总共有5个键和0个孤对电子，总共有10个电子，这是一个赫克尔数。而方青实际上是芳香的。
如果很难把方青烯想象成芳香的，画一个共振形式可能会有帮助，两个环看起来都有芳香成分。例如，在下面的共振形式中，你可以认为azulene是由环庚烯阳离子(芳香族)与环戊二烯阴离子(也是芳香族)融合而成的。
注意，一个环带负电荷，另一个带正电荷。结果表明，这种共振形式对杂化有很大的贡献，因为azulene本身有很大的偶极矩(1.08 D)，而萘则完全没有偶极矩。
15.总结:芳香性练习练习
使用上面的表格的全部意义就是组织你的思想。就像一组辅助轮，如果你经常做这样的问题，你会发现你不需要它。
学生们最容易犯的错误是计算电子的个数。只要记住，每个原子最多只能为系统贡献一个p轨道，而且p轨道最多可以有两个电子。
还有其他你不确定的例子吗?我们应该应用这个系统?请留下评论!
笔记
注1。在上面的列表中，有两种分子尤其值得进一步讨论。环戊二烯阳离子和环丁二烯都被描述为“不芳香”，这在技术上是正确的。
正如我们所看到的，苯与理论中的“环己二烯”相比异常稳定，环丁二烯和环戊二烯阳离子的有趣之处在于它们是异常不稳定。这个属性叫做"antiaromaticity”，我们将在下一篇文章中详细描述。
感谢Matt Struble对这篇文章的帮助。
只是一个错别字——“融合到环戊二烯阳离子”，请把它改成阴离子!
否则非常有用的帖子!!
固定的。谢谢你告诉我!
在呋喃中，两个C-O键是否成直角，因为它们是由氧的py和pz轨道组成的共价键。
另外，以电子数计的孤对氧会不会因为在垂直于py和pz和分子平面的px轨道上而发生共振，而s轨道上的孤对不会发生共振因为它在分子平面上?
足够旧的纸
芳香族分子结构与分子结构，中国化学，2008，第1卷，p. 24 - 45
对标题问题给出了完全不同的答案。
上述#1、#3和#4条件，实际上是基于Huckel模型，很久以前就过时了。
这很有趣。谢谢你，塔科。
我喜欢这个。对理解香味有很大帮助。还是有关于多环的问题如果一个环是芳香的另一个是反芳香的呢?
环丁二烯二离子有6个电子。然而，不存在覆盖所有原子的共轭。这不是违反了哈克规则吗?
当然有。四个碳都是通过p轨道共轭的。其中两个是半满的，两个是满的。
非常有用和清晰。万分感谢!
谢谢耶洗别!
我以前可能也欣赏过你。我非常爱你，詹姆斯爵士。你让有机化学变得非常非常简单。我非常喜欢你的课。愿上帝越来越保佑你。来自印度孟买的爱。
谢谢你，萨米娜-很高兴你觉得有用!
关于萘，我很困惑为什么它被认为是一种芳香化合物?因为氢原子对共有碳原子的排斥，所以分子不是平坦的吗?我知道，如果存在桥，它会使分子化合物再次变平，从而满足芳香性的标准。对不起，我有点糊涂了。
萘中共享碳原子上没有氢原子如果算上化学键，每个碳有4个。
嗨，詹姆斯，我来自澳大利亚。非常感谢你清晰而简洁的解释。我的记忆力不好，所以理解化学背后的机制和逻辑真的很有帮助，可以节省记忆的负担。
我用你上面的表格来回答这样的问题，它很有帮助。但是，我找不到题目给我们的一个问题是使用噻吩C4H4S，在你上面的例子中它是芳香的。但是，题目问的是噻吩自由基C4HS+是否芳香?我的想法可能不是因为它会破坏芳香性即使它有5个电子接近于哈克数它也不是哈克数。
谢谢,
彼得
嗨，彼得，噻吩自由基不会是芳香的。这是一个自由基。噻吩有6个电子。拿走一个电子，得到5个电子。
苯自由基也是如此(不要与苯基或苄基自由基混淆!)
希望这能有所帮助!詹姆斯
Cyclohexenyl二阶阴离子。它是否有香味?这两个阴离子在1号和4号碳上。双键在2号碳和3号碳之间....
sp3环上有没有杂化碳?如果是这样，那么它就不是芳香的....
嘿，詹姆斯，对于吡咯共轭酸的例子，我想知道它是怎么不共轭的。氮带正电荷的原因是它有4个电子，而它的价电子(形式电荷)是5个?我的问题是，这个正电荷会不会通过移动旁边的双键而离域，从而被共轭?
氮上的形式电荷是不可能通过推动其他双键来移走的，因为氮没有可用的p轨道可以和π系共轭。在这种情况下，氮的8个电子都成单键了，我们知道共振形式从不涉及破坏单键，对吧?
吡咯的共轭碱是芳香的吗?它似乎有6个电子但我在哪里读到过吡咯阴离子不稳定?
是的。N-H键和C-H键都在环的平面上，氮脱质子释放的孤对与π体系成直角，不会影响芳香性。
如何确定高芳香度的双环化合物，一个环是芳香族(苯)，另一个环是非平面环己烯环?
我想知道含有芳香系统的化合物。整个分子是芳香的吗?如苯甲醛
只有苯环。醛不被认为是芳香系统的一部分。
C3H3自由基->芳香族还是非芳香族?
奇数个电子，>不芳香
环庚二烯阴离子，非芳香族还是反芳香族?
数一数电子，你就知道了!
我不明白什么是芳香，也不能简单地举例说明
甲苯是芳香的是因为它的环符合规则，还是因为甲基取代基不是平面的所以它没有芳香?
因为戒指符合规则。: -)
甲基对芳香性没有影响。芳香度由π电子(即双键中的电子)决定。
嘿,詹姆斯,
为什么“吡咯共轭酸”不芳香?我假设它有一个空的p轨道。有了这个空的p轨道，就有可能用剩下的p键建立一个共轭轨道系统。
提前谢谢!
它并没有在整个环上共轭。如果你看氮，你会发现它是sp3杂化的(连着4 sigma键)。如果它有一个空的p轨道，它就会有5个轨道，这违反了八隅体规则!
同时具有芳香族环和反芳香族环的化合物的芳香度是多少?苯基环丁二烯
这个分子不存在。
然而，如果你看一下azulene，你可以推箭头，得到一个环戊二烯基正离子和一个庚二烯基阴离子，它们(理论上)都是反芳香的。然而，基于偶极矩，这种共振形式的贡献为零
我发现有消息说环丁烷-1,2,3-三酮是芳香的，对吗?如果是，请解释为什么?