如何判断一个物质是否有芳香性

如何判断一个物质是否有芳香性,尤其是非苯的化合物芳香性:环状闭合共轭体系,π电子高度离域,具有离域能,体系能量低,较稳定.在化学性质上表现为易进行亲电取代反应,不易进行加成反应和氧化反应,这种物理,化学性质称为芳香性.一,芳香性判据——休克尔规则是不是具有芳香性的化合物一定要含有苯环德国化学家休克尔而从分子轨道理论的角度,对环状化合物的芳香性提出了如下的规则,即休克尔规则:一个单环化合物只要具有平面离域体系,它的π电子数为4n+2(n=0,1,2,3,…整数),就有芳香性(当n7时,有例外).其中n相当于简并的成键轨道和非键轨道的组数(如图).苯有六个π电子,符合4n+2规则,六个碳原子在同一平面内,故苯有芳香性.而环丁二烯,环辛四烯的π电子数不符合4n+2规则,故无芳香性.凡符合休克尔规则,具有芳香性.不含苯环的具有芳香性的烃类化合物称作非苯芳烃,非苯芳烃包括一些环多烯和芳香离子等.二,轮烯环多烯烃(通式CnHn)又称作轮烯(也有人把n≥10的环多烯烃称为轮烯).环丁烯,苯,环辛四烯和环十八碳九烯分别称[4]轮烯,[6]轮烯,[8]轮烯和[18]轮烯.它们是否具有芳香性,可按休克尔规则判断,首先看环上的碳原子是否均处于一个平面内,其次看π电子数是否符合4n+2.[18]轮烯环上碳原子基本上在一个平面内,π电子数为4n+2(n=4),因此具有芳香性.又如[10]轮烯,π电子数符合4n+2(n=2),但由于环内两个氢原子的空间位阻,使环上碳原子不能在一个平面内,故无芳香性.非苯芳烃及芳香性判据三,芳香离子某些烃无芳香性,但转变成离子后,则有可能显示芳香性.如环戊二烯无芳香性,但形成负离子后,不仅组成环的5个碳原子在同一个平面上,且有6个π电子(n=1),故有芳香性.与此相似,环辛四烯的两价负离子也具有芳香性.因为形成负离子后,原来的碳环由盆形转变成了平面正八边形,且有10个π电子(n=2),故有芳香性.环戊二烯负离子其它某些离子也具有芳香性,例如,环丙烯正离子(Ⅰ),环丁二烯两价正离子(Ⅱ)和两价负离子(Ⅲ),环庚三烯正离子(Ⅳ).因为它们都具有平面结构,且π电子数分别位2,2,6,6,符合4n+2(n分别位0,0,1,1).具有芳香性的离子也属于非苯芳烃.四,稠环体系与苯相似,萘,蒽,菲等稠环芳烃,由于它们的成环碳原子都在同一个平面上,且π电子数分别为10和14,符合Hückel规则,具有芳香性.虽然萘,蒽,菲是稠环芳烃,但构成环的碳原子都处在最外层的环上,可看成是单环共轭多烯,故可用Hückel规则来判断其芳香性.与萘,蒽,等稠环芳烃相似,对于非苯系的稠环化合物,如果考虑其成环原子的外围π电子,也可用Hückel规则判断其芳香性.例如,薁(蓝烃)是由一个五元环和一个七元环稠合而成的,其成环原子的外围π电子有10个,相当于[10]轮烯,符合Hückel规则(n=2),也具有芳香性.薁的偶极矩为3.335×10-30C·m,其中环庚三烯带有正电荷,环戊二烯带有负电荷,可看成是由环庚三烯正离子和环戊二烯负离子稠合而成的,两个环分别有6个电子,所以稳定,是典型的非苯芳烃.