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【转自化吧】芳香性及其相关体系的判定详细实用方法

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LZ曾经很长一段时间纠结于芳香性的判定,书上光一个休克尔规则(4n+2)实际上用起来问题很多。后来见了一些实例和资料,略有心得。此贴将从芳香性、非芳香性、反芳香性、同芳香性、反同芳香性、Y芳香性、方克酸、二茂铁类,LZ喜欢用最扯淡的语言来描述,化学本来就如此。
1.芳香性、反芳香性和非芳香性的判定
众所周知,芳香性就是多个相连的环状烯烃(轮烯)所具有的使整个体系稳定的性质,它使得体系电子分布均匀高度离域,就是这个环不傲娇更淡定了。一般来说它有三个要求:轮烯、共平面和π电子为4n+2,这是休克尔这货提出来的。LZ很长一段时间内就用4n+2去套π电子数,后来发现好多畸形化合物没法判断到底有多少π电子。直到有一天看到一本书上说有个勃朗特周边修正法,认为可以忽略畸形物中间的键桥直接计算外周电子......LZ真想给自己一巴掌,勃朗特这货是大好人相见恨晚啊。勃朗特修正就是说环内有啥单键桥就直接忽略只算边上的π电子。
于是LZ总结了一下几个步骤,应付一般不太变态的畸形轮烯应该没问题。
第一步,看看轮烯是否有尽量多的双键或三键在周环上,如果没有就按共振式变换一下保证它们都在周环上。LZ想用萘来举例但CMCC-EDU网是悲剧传不了图......就是相当于转动一下里面的双键。
第二步,环中若是有单键或单键桥就忽略吧,若是有双键就写成正负离子电荷分离的单键形式,这样带电离子就到了环上。如果有单个键桥阻断整个环那么也可能是同芳香性,后面会说。
第三步,看看环是否共平面,一般7元环及其以下的都是共平面的,八元环及其以上若是双键交替出现就会由于氢原子的阻力不共平面了。但有个特例,若是周环上有一个三键那么8元环及其以上也可以共平面,因为三键没有氢无位阻。
第四步,按4n+2套π电子数。环上若是有碳正离子、碳负离子、碳自由基就按0个、2个和1个π电子计算;一个双键、三键都算2个π电子;环上的杂原子一般算2个π电子。
π电子数符合4n+2就有芳香性了,符合4n就是反芳香性了,其他的就是非芳香性了。


1楼2013-07-18 22:59回复
    2.同芳香性和反同芳香性
    从π电子数上看,这两和之前的是一样的判定方法。区别是这两货可以带有不与轮烯共平面的取代基或键桥。就是取代基或键桥从芳香体系平面上凸起或跨越。当然,这需要比较大的轮烯环(7元以上)保证键桥或取代基的的张力不会很大。例如环庚三烯。


    2楼2013-07-19 00:42
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      3.方克酸和二茂铁类和Y芳香性
      这三货略奇葩,平时见得也不多,我也只是在书上看见的。
      方克酸如下(居然图传上来了)

      这是一种较强酸,相当于含有两个羧基,而且π电子为2有芳香性,进一步增强了它的酸性。
      二茂铁类就是二价铁离子和两个芳香体系结合从而形成的芳香体系。例如环戊二茂铁,铁离子使得两个芳香体系的电子分布更均匀,体系能量更低。

      由于铁的参与使得电子云密度增大,它可以和质子结合,贴还能形成氢键。这类物质并不是所有的大环都能稳定,引出了反磁环流。反磁环流是芳香性物质的特征,而顺磁环流就是反芳香性的特征了。
      还有一个小奇葩,就是Y芳香性。
      这里特指胍正离子,也就是胍的共轭酸
      它比较特殊,不是环,但有芳香性,π电子数为2。


      3楼2013-07-19 00:43
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        补图举例
        第一步里,萘

        左边的共振式双键全部在周环上,为10e,符合4n+2。右边的共振式有一个双键没在周环上,为8e,不符合4n+2.所以要准确判断周欢π电子数先要把尽量多的不饱和键转在周环上再计算。
        第二步,举例

        左边的物质,里面有个双键,我们可以把它变成电荷分离形式,碳负离子按2e计算。
        第三步,举例

        这个物质由于内部氢的位阻导致环不共平面,无芳香性
        但是有特例

        这个物质由于存在三键无氢位阻,整个环是共平面的,电子为14e,有芳香性
        同芳香性举例

        存在键桥,但键桥不与芳香体系共面,依旧有芳香性


        4楼2013-07-19 00:44
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          再举一个反芳香性的例子

          七苯环庚三烯,按理说它脱去H离子成为负离子是有反芳香性的,但由于位阻过大,很难脱去氢,所以它无反芳香性,为非芳香性。


          5楼2013-07-19 00:44
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            扇子来点有机基础的入门吧。。这个东西还是太深奥了


            IP属地:上海来自Android客户端6楼2013-07-19 22:34
            收起回复
              膜拜


              IP属地:安徽来自iPhone客户端7楼2013-07-20 12:40
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                666,厉害了


                来自Android客户端8楼2017-11-29 12:20
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