非苯芳烴及芳香性判據(jù)

非苯芳烴及芳香性判據(jù)教學(xué)目標(biāo)：了解非苯芳烴的結(jié)構(gòu)特征及性質(zhì)，掌握芳香性判據(jù)即休克爾（HUckel）規(guī)則。｛插入化學(xué)家小傳｝教學(xué)重點(diǎn)：休克爾規(guī)則判斷化合物或離子是否具有芳香性教學(xué)安排：G—>G；30min112基本概念：芳香性：環(huán)狀閉合共軛體系，n電子高度離域，具有離域能，體系能量低，較穩(wěn)定。在化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)為易進(jìn)行親電取代反應(yīng)，不易進(jìn)行加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)，這種物理、化學(xué)性質(zhì)稱為芳香性。一、芳香性判據(jù)——休克爾規(guī)則是不是具有芳香性的化合物一定要含有苯環(huán)？德國化學(xué)家休克爾而從分子軌道理論的角度，對環(huán)狀化合物的芳香性提出了如下的規(guī)則，即休克爾規(guī)則：一個(gè)單環(huán)化合物只要具有平面離域體系，它的n電子數(shù)為4n+2（n=0，1，3,...整數(shù)），就有芳香性（當(dāng)n>7時(shí)，有例外）。其中n相當(dāng)于簡并的成鍵軌道和非鍵軌道的組數(shù)（如圖）。苯有六個(gè)n電子，符合4n+2規(guī)則，六個(gè)碳原子在同一平面內(nèi)，故苯有芳香性。而環(huán)丁二烯、環(huán)辛四烯的n電Ji71*能

BJi71*能

B0-里————反鍵軌道二7…二:一一卄一一卄徘鍵軌道卄卄卄卄成鍵軌道卄卄機(jī)電子數(shù)4fiHrA機(jī)電子數(shù)4fiHrA環(huán)丙烯環(huán)丁二烯環(huán)戊二烯苯 環(huán)庚三烯環(huán)辛四烯正離子 負(fù)離子 正離手二負(fù)離手環(huán)冬烯怪（CnHn）的71分予軌道能級和基態(tài)電子構(gòu)型A"子軌道能級的簡易表示法（把正劣邊形的一個(gè)頂角朝下放置，正多

邊形中心相當(dāng)于非鍵軌道的能量，每個(gè)角代表一個(gè)31軌道的能級）比31分子軌道的能級及基態(tài)電子構(gòu)型凡符合休克爾規(guī)則，具有芳香性。不含苯環(huán)的具有芳香性的烴類化合物稱作非苯芳烴非苯芳烴包括一些環(huán)多烯和芳香離子等。二、輪烯環(huán)多烯烴（通式CH）又稱作輪烯（也有人把n>10的環(huán)多烯烴稱為輪烯）。環(huán)丁烯、nn

苯、環(huán)辛四烯和環(huán)十八碳九烯分別稱［4］輪烯、［6］輪烯、［8］輪烯和［18］輪烯。它們是否具有芳香性，可按休克爾規(guī)則判斷，首先看環(huán)上的碳原子是否均處于一個(gè)平面內(nèi)，其次看n電子數(shù)是否符合4n+2。［18］輪烯環(huán)上碳原子基本上在一個(gè)平面內(nèi)，n電子數(shù)為4n+2（n=4）,因此具有芳香性。又如［10］輪烯，n電子數(shù)符合4n+2（n=2），但由于環(huán)內(nèi)兩個(gè)氫原子的空間位阻，使環(huán)上碳原子不能在一個(gè)平面內(nèi)，故無芳香性。非苯芳烴及芳香性判據(jù)三、芳香離子某些烴無芳香性，但轉(zhuǎn)變成離子后，則有可能顯示芳香性。如環(huán)戊二烯無芳香性，但形成負(fù)離子后，不僅組成環(huán)的5個(gè)碳原子在同一個(gè)平面上，且有6個(gè)n電子（n=1），故有芳香性。與此相似，環(huán)辛四烯的兩價(jià)負(fù)離子也具有芳香性。因?yàn)樾纬韶?fù)離子后，原來的碳環(huán)由盆形轉(zhuǎn)變成了平面正八邊形，且有10個(gè)n電子（n=2），故有芳香性。環(huán)戊二烯負(fù)離子其它某些離子也具有芳香性，例如，環(huán)丙烯正離子（I）,環(huán)丁二烯兩價(jià)正離子（II）和兩價(jià)負(fù)離子（III）,環(huán)庚三烯正離子（W）。因?yàn)樗鼈兌季哂衅矫娼Y(jié)構(gòu)，且n電子數(shù)分別位2，2，6，6，符合4n+2（n分別位0，0，1，1）。（I） （II）（III）（IV）具有芳香性的離子也屬于非苯芳烴。四、稠環(huán)體系與苯相似，萘、蔥、菲等稠環(huán)芳烴，由于它們的成環(huán)碳原子都在同一個(gè)平面上，且n電子數(shù)分別為10和14,符合Huckel規(guī)則，具有芳香性。雖然萘、蔥、菲是稠環(huán)芳烴，但構(gòu)成環(huán)的碳原子都處在最外層的環(huán)上，可看成是單環(huán)共軛多烯，故可用HUckel規(guī)則來判斷其芳香性。與萘、蔥、等稠環(huán)芳烴相似，對于非苯系的稠環(huán)化合物，如果考慮其成環(huán)原子的外圍n電子，也可用Huckel規(guī)則判斷其芳香性。例如，薁（藍(lán)烴）是由一個(gè)五元環(huán)和一個(gè)七元環(huán)稠合而成的，其成環(huán)原子的外圍n電子有10個(gè)，相當(dāng)于［10］輪烯，符合HUckel規(guī)則（n=2），也具有芳香性。薁的偶極矩為3.335xlO-3C?m，其中環(huán)庚三烯帶有正電荷，環(huán)戊二烯帶有負(fù)電荷，可看成是由環(huán)庚三烯正離子和環(huán)戊二烯負(fù)離