有机化学课件之四.ppt

九. 芳香性、休克尔（Huckel）规律(Aromaticity, Hückel’s Rule) 1. 芳香性 在有机化学发展初期，曾经把一些从天然产物中得到的有香气的化合物通称为芳香化合物，或者说具有芳香性。 苯、萘、蒽、菲等含苯环的化合物都具有芳香性。 芳香化合物具有如下共同性质： ①. 芳香化合物是环状化合物，比相应的开链化合物稳定，环不易破坏。 ②. 芳香化合物虽是高度不饱和的，但它们易与亲电试剂发生取代反应，而不易发生加成 ③. 芳香化合物是环状的平面的（或近似平面）分子，为一闭合的共轭体系。 2. 休克尔（Huckel）规律 苯、萘、蒽、菲等结构的共同特点是π电子离域。根据这一设想，化学家们试图合成一些新的类型的具有芳香性的化合物。1912年合成的环辛四烯，形式上是一个共轭体系，实际性质上与苯截然不同，具有明显的烯的性质。 尤其是合成的环丁二烯极不稳定，只有在5K的超低温下，才能分离出来，温度升高立即聚合。它们都不具有芳香性。 可见对于芳香族化合物来说，仅有π电子的离域作用还是不够的。 一个具有同平面的、环状闭合共轭体系的单环烯，只有当它的π电子数为4m+2时，才具有芳香性。 休克尔规律： 4m+2 m = 0，1，2，3‥ ‥ ‥ 当4m+2 = 2，6，10，14 ‥ ‥ ‥有芳香性 注意： m 不能趋于无穷大。 结构特点：环中所有碳原子在一个平面，形成环状共轭体系。且当环中π电子数符和4m+2 时，此化合物具有芳香性。 注意：对于稠环芳烃当桥健上的原子为两个环共有时，休克尔规则也适用。当桥健上的原子为三个环共有时，休克尔规则不适用。 例： 10 14 14 π电子数满足4m+2 ，且环中所有碳原子在一个平面，形成环状共轭体系，所以，它们都具有芳香性。 3. 非苯芳香化合物 定义：不含苯环的，电子数符合4m+2的环烯，具有芳香性。称这类化合物为非苯芳香化合物。 1). 环丙烯正离子 π电子数为2，符合4m+2，是最简单的非苯芳香化合物。 2). 环戊二烯负离子 π电子数为 6，符合4m+2，具有芳香性。 + 二茂铁 具有芳香性 3). 环庚三烯正离子 π电子数为6，符合4m+2，具有芳香性。 环庚三烯 溴化 艹 卓 环庚三烯酚酮 具有芳香性 4). 环辛四烯负离子 + π电子数为10，符合4m+2，具有芳香性 5). 轮烯 定义：具有交替的单双键单环多烯烃，称为轮烯。 [18]-轮烯 π电子数为18，符合4m+2，具有芳香性 π电子数为14，符合4m+2，具有芳香性 [14]-轮烯 [10]-轮烯 虽π电子数为10，符合4m+2，但分子中环内空间太小，由于氢原子的阻碍，分子中的原子不可能在同一平面，所以无芳香性。 无芳香性 无芳香性 有芳香性 6). 薁 与萘是同分异构体 π电子数为10 有芳香性 练习： 三者均有芳香性 二者均有芳香性 二者均无芳香性 二者均无芳香性 尽管发生了π电子的离域，但π电子数不满足4m+2。 费瑞德生于法国斯特拉斯堡（strasboury），在武慈指导下学习化学，1869年获得博士学位，1876年任教授，八年后接替武慈首席有机化学教授位置。费瑞德对矿物学和有机化学的研究很有成就。合成了异丙醇，乳酸和甘油，从1874年至1891年和美国化学家克来福特（Crafts）合作，发现无水三氯化铝催化下把卤代烷加到苯中，便会反应。例如：1877年发现的最简单的例子是： + + 费瑞德（Charles Friedel，1832–1899，法国化学家） 经过深入研究，证实了这种反应具有普遍性。以他们名字命名的称为Friedel-Crafts烷基化和酰基化反应。 返回 克来福特 1839年生于美国波斯顿，在技术学校毕业获得学士学位后，再攻读机械学一年，1859年攻读矿物学，1860年在本生指导下学习化学。1861年在巴黎武慈指导下学习化学。1865年返回美国，次年任 Cornell大学化学教授会领导人。四年后，担任麻省理工学院普通化学领导人。1874--1891年在巴黎大学与费瑞德合作，发现了傅-克反应。此外，他在计温技术方面也作过贡献。1891年回到麻省理工学院任教后，担任该校校长职务。 克来福特 (James Mason Crafts, 1839--1917, 美国化学家) 返回 休克尔1896年生于柏林，父亲是医生。他入Local大学读物理，二年后转至Gottingen大学学习应用机械工业。他与荷兰物理学教授德拜(Peter J.W.Debye,1884～1966，休克尔是他的助手)提出德拜-休克尔的离子互吸理论。他们认为，强电解质在水溶液中完全电离，强电解质溶液与理想行为的偏差可以