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休克尔规则的应用技巧及拓展运用 杨 云 （西北大学化学系04级应用化学专业 西安 710069） 摘要：教材上介绍的休克尔规则在做题应用时比较麻烦。本文从实用性的角度介绍了休克尔理论在做题时的应用技巧，以及简单的拓展运用。 关键词：休克尔规则 芳香性 π电子 一．引言 早年人们把苯和含苯环的化合物称作芳香化合物，它的结构特点和性质被称为芳香性。随着有机合成化学，测试手段和量子化学的发展，又发现了很多非苯结构，但性质与苯相似的化合物，称为非苯芳香性化合物，从而加深了对芳香性的认识。芳香性化合物的共同特点是：（1）不易发生加成而易发生取代反应。（2）结构为环状且具有平面性。（3）芳环中的链趋于平均化。（4）具有环状闭合π体系且具有较大的共振能。（5）在磁场中可产生抗磁环流。这些性质无疑对我们认识这些化合物有很好的帮助。那么，怎样判别一个化合物是不是具有芳香性？休克尔规则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=0，1，3，…整数），就有芳香性（当 n＞7 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）。例如：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。 三．做题技巧及注意事项 上面的图示是为了帮助我们理解。但在实际应用时，休克尔规则可简单表述如下： 单环，平面，闭合π体系，具有4n+2个π电子的化合物具有芳香性。如何计算π电子数目？由于碳正离子，碳负离子，碳自由基中碳原子在一般有机物中均采用sp2杂化，它们参与共轭的P轨道中电子数目分别是0，2，1，这样可认为它们分别提供0，2，1个π电子。且一定要注意分子的结构必须是单环，平面，闭合π体系。这些条件缺一不可。例如环庚三烯虽有6个π电子，但并非闭合π体系，因此无芳香性。[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。 还应引起注意的是，当两个环被一双键相连时，可试着把双键π 电子移向其中一个环，使生成两个电荷分离的闭合π体系。若两个中的π 电子数均符合4n+2规则，化合物具有芳香性。如果双键π 电子移动后，只有一个环符合4n+2规则，而另一个环不符合，则该化合物不具有芳香性。在判别稠环化合物是否具有芳香性时，可将其作为单环处理。下面举例予以说明。 2电子 6电子 有芳香性 例2： 4电子 6电子 无芳香性 例3： 6电子 有芳香性 五．拓展运用 芳香性也可用于比较分子的偶极矩和酸性等。 例4：比较A和B的偶极矩： B 解：A： 2电子 6电子 有芳香性 4电子 6电子 无芳香性 D 解：由于以离解原子后生成环戊二烯负离子，环中具有6个π 电子，是典型的芳香化合物，所以较稳定。而D离解后不可生成芳香负离子，稳定性差，因此本酸性C＞D。 由此可见，了解休克尔规则的原理后，休克尔规则在应用时其实很简单，而且判别一个化合物是否具有芳香性有着广泛的用途 1