芳香性
芳香性
4-tr an s
3 -tr an s
这两种结构的转变并无太大的空间障碍， 这两种结构的转变并无太大的空间障碍，键 长在1.35 1.41Å，不呈现长短交替变化。 1.35长在1.35-1.41 ，不呈现长短交替变化。但 由于环内H原子的非键排斥，该平面并不很平。 由于环内H原子的非键排斥，该平面并不很平。 因而该化合物不十分稳定。 因而该化合物不十分稳定。
heat +
cis
trans
环葵五烯不显示芳香性这一事实不能否定 Hückel的4n+2规则，因为这完全有立体因素 规则， 规则 所造成的。实验证明，若把状态(a)环内的 所造成的。实验证明，若把状态 环内的 二个H原子用亚甲基桥替代 原子用亚甲基桥替代， 二个 原子用亚甲基桥替代，环形成平面型 的萘骨架后，这类化合物具有芳香性。 的萘骨架后，这类化合物具有芳香性。
α −1.618β α + 0.618β α + 2β α − 2β
α − 1.802β α − 0.445β α + 1.247β
α − 1.414β α α + 1.414β
α + 2β
苯的共轭能为： β 苯的共轭能为：2β 注意：对于不同分子体系，其稳定化能β 注意：对于不同分子体系，其稳定化能β值是 不等的。 不等的。所以苯的电子离域能并不能简单地用 同一个β值计算。 同一个β值计算。 已经测定出：苯的电子离域能为165.5kJ/mol。 已经测定出：苯的电子离域能为 。 环丁二烯的去稳定化能为62-83 kJ/mol。 环丁二烯的去稳定化能为 。 环辛四烯分子为了避免将二个电子填入非键 轨道内，常以一种扭曲状态，即非平面， 轨道内，常以一种扭曲状态，即非平面，存 在。
芳香性和反芳香性
04 芳香性和反芳香性的研究 进展
理论研究
01
分子轨道理论
通过分子轨道理论，可以解释芳 香性分子的电子结构特点和稳定 性。
特殊电子云分布
芳香性物质具有特殊的电 子云分布，使其具有特殊 的物理和化学性质。
芳香性化合物实例
苯
最典型的芳香性化合物之一，具有平面六元环 结构，π电子数为6，符合4n+2规则。
呋喃、吡咯、噻吩
这些化合物也具有芳香性，因为它们也具有平面结构， π电子数符合4n+2规则。
环戊二烯负离子
具有10个π电子，符合4n+2规则，因此也具 有芳香性。
光谱电化学技术
光谱电化学技术可以用来研究芳香性分子在电极 表面的吸附和电子传递过程。
应用研究
分子电子器件
芳香性分子在分子电子器件领域 有广泛的应用，如分子开关、分
子导线等。
化学传感器
芳香性分子可以作为化学传感器， 用于检测气体、液体和生物分子等。
药物设计
芳香性分子在药物设计中也有应用， 如抗癌药物、抗病毒药物等。
02
分子振动光谱
03
计算化学方法
利用分子振动光谱技术，可以研 究芳香性分子的振动模式和结构 稳定性。
通过计算化学方法，可以预测和 模拟芳香性分子的电子结构和性 质。
实验研究
核磁共振谱
核磁共振谱技术可以用来研究芳香性分子的核自 旋磁矩和化学环境。
X射线晶体学
X射线晶体学可以用来解析芳香性分子的空间结构 和分子间的相互作用。
第二章 10芳香性
H 即 H H
H
环丙烯
H
环丙烯正离子
H
环丙烯正离子中的碳—碳键长都是0.140nm，因此它的电子 不是固定在其两个碳原子之间而是离域的，正电荷不是集中 于某一原于上，而是分布在由三个碳原于组成的共轭体系 中 三原子二电子π 体系。
环丙烯正离的正电荷离域
+
环丙烯正离子本身和它的某些取代的衍生物已被合成， 例如：
C6H5 C6H5 BF4ˉ C6H5 Cl Cl AlCl4ˉ
Cl
事实上，三丙基环丙烯正离于是最稳定的正碳离子之 一，甚至在水溶液中它还是稳定的。三叔丁基环丙烯正离 子也是很稳定的。此外，环丙烯酮也是稳定的化合物。
O
环丙烯酮
O-
环丙烯负离子的情况与相应的正离子就不同了
环丙烯负离子的四电子体系不符合Hückel规则，因而 它没有芳香性。
O O
卓酚酮是卓酮的羟基游衍生物。
或写作
OH O
O O H
2.6 八元环的π体系
虽然环辛四烯没有芳香性，但在环辛四烯分子中除去两个电子 的双正离子和增加两个电子的双负离子都是存在的，并都有一定程 度的芳香性。前者相当于六电子体系，后者相当于十电子体系，都 符合4n＋2规则，前者n=1，后者n＝2。它们的分子轨道和基态时 的电子排布如下图所示： 环辛四烯双负离子的存在需要有两个负电荷置于同一环上，这只 能用芳香性来解释。
2.3 四元环的π体系
环丁二烯π电子不符合4n+2规则，它没有芳香性。
按照Hückel规则，如果在环丁二烯分子中减去两个电 子，则将成为二电子体系，也就可以具有芳香性。同预测 的情况一致，下列化合物已被合成，并可代表具有芳香性 的二电子体系。
R R
有机化学基础知识点整理芳香性的定义与判断
有机化学基础知识点整理芳香性的定义与判断芳香性的定义与判断有机化学是研究碳元素化合物的化学性质和反应机理的学科。
在有机化学中，芳香性是一个重要的概念，指的是具有芳香性质的化合物。
芳香性的定义与判断是有机化学基础知识点中的一部分。
本文将从芳香性的定义、芳香性的判断以及具有芳香性的常见化合物等方面进行整理。
一、芳香性的定义芳香性是指具有芳香环结构的化合物所具有的一种特殊性质。
芳香环是由6个碳原子构成的六元环结构，其中的每个碳原子通过σ键相连，同时具有3个π电子。
芳香性是由芳香环上的π电子形成的共轭体系所决定的。
具有芳香性的化合物通常表现出稳定性高、反应性低的特点。
二、芳香性的判断判断一个化合物是否具有芳香性，需要考虑以下几个方面：1. 符合芳香环结构：化合物中存在由6个碳原子构成的六元环结构，其中的每个碳原子通过σ键相连，同时具有3个π电子。
这个结构通常被称为芳香环或芳香骨架。
2. 共轭体系存在：对于具有芳香性的化合物，芳香环上的π电子会形成一个共轭体系，即π电子在整个芳香环内进行共享。
这种共轭体系的存在是芳香性的重要特征。
3. Huckel规则的满足：Huckel规则是判断一个分子体系是否具有芳香性的经验规则。
根据Huckel规则，化合物中的π电子数必须满足4n+2的形式，其中n为任意正整数。
根据以上条件进行判断，如果化合物符合芳香性的定义，即具有芳香环结构、共轭体系存在以及满足Huckel规则，则可以判定该化合物具有芳香性质。
三、具有芳香性的常见化合物1. 苯：苯是最简单的芳香化合物，化学式为C6H6。
苯的芳香环结构由6个碳原子组成，每个碳原子上还连接有一个氢原子。
苯是一种无色液体，具有特殊的香味。
2. 甲苯：甲苯是另一种常见的芳香化合物，化学式为C7H8。
甲苯的芳香环结构由一个苯环和一个甲基基团组成。
甲苯是一种无色液体，具有特殊的香气。
3. 香兰素：香兰素是一种常见的天然芳香化合物，化学式为C8H6O3。
第5章 芳香性
如果环己烯的双链是苯的定域化体系的模型， 则苯与假想的模型分子既定域的环己三烯分子相比较， 共轭能为三个烯的氢化热总和与苯的氢化热的差值：
3×119.7－208.5 = 150.7 KJ/mol
i
图5.1 芳环的反磁环流示意图
H
0
图5.1 芳环上H受反磁环流的屏 蔽效应示意图
二、芳香性化合物的特点
(1) 较高的碳/氢比例 许多芳香族化台物都有较高的碳
/氢之比，如苯C6H6和萘C10H8。
(2) 键长的平均化 芳香性分子具有:双键比正常的碳碳
双键的键长(1.35Ǻ) 稍长;单键比正常的碳碳单键的键长(1.54
环丙稀正离子Ó
4
+
+
3
4
+ +
5
+ +
6
+ +
7
+ 1.25 +2
8
+ 1 .4 1 + 1 .4 1 +2
Ǻ)稍短。苯环中六个碳碳键长彼此相等，均为1.395 Ǻ，苯
环中并无单键双键之分。
(3) 分子的共平面性 具有芳香性的分子的一个显著特
征是环上原子具有平面性或几乎处于平面性的排列。
(4) 热力学稳定性 常用氢化热或燃烧热的数据
来说明分子的基态能学问题。苯的氢化热是208.5
kJ/mol，而环已烯的氢化热是119.7 kJ/mol 。
环丁二烯也有4个电子。属于4 n体系，它非常不
简述芳香性的含义
简述芳香性的含义
简述芳香性的含义
芳香性是指化学物质汽油，樟脑，芳樟醛等产生的一种香气，或者说是指化学物质含有芳烃和芳醛组成，具有特殊的气味。
它有香氛和挥发性，挥发快不停留在空气中，非常容易满足想象并引起人们注意。
芳香物质是自然界常见的天然物质，在植物，细菌，苔藓以及其他物质等细胞组织中都有存在。
它是植物体中重要的主要成分，同时也可以作为食品的香料，并作为保健品和常用药物的原料。
芳香性不仅是美容界的另一个支撑者，也是现行医学生物化学的基础。
例如，它可以用作潜在的有效药物的源，用于研究作用机制，认知药效学，临床用药加强有效性和安全性，以及其他诸多用途。
芳香性在新材料和新能源等革命性产品开发中也有广泛应用，从高性能非芳烃单质材料，高性能非芳醛香料技术到有机绿色可再生能源应用，都是芳香性有展示特性的发挥空间。
总而言之，芳香性有着多方面的作用，它在美容行业，医学生物化学，能源开发等方面有着广泛的应用。
另外，芳香的气味也给我们很多美妙的感受，是一种有放松，治愈及幸福感的气息有它，让我们过上贴心而惬意的生活。
第六章芳香性
第六章芳香性第一节芳香性的一般讨论芳香化合物的特点1.较高的C/H比苯C6H6,萘C10H8,蒽C14H102.共平面、键长均等化3.分子共平面组成芳香环的原子都在一个平面或接近一个平面里。
4.芳香性分子稳定程度—共轭能(离域能)大小例如苯的共轭能为mol ，可以借助氢化热或燃烧热来求得。
比较1mol苯和3mol环已烯的氢化热，计算得苯的共轭能约为（3×）= mol 。
对离域能定量计算REPE（每一个电子的离域能）=离域能／NREPE ﹥0 化合物有芳香性REPE =0 化合物非芳香性REPE ﹤0 化合物反芳香性REPE计算:1)求出离域能离域能＝Ｅ非定域—Ｅ定域2)REPE计算REPE =离域能／nREPE（每一个电子的离域能）的正值越大，则相应的化合物的芳香性越强。
用REPE与这些化合物的性质进行联系、比较后得出结论：REPE可以作为判断环状多烯是否具有芳香性的指标。
5.化学性质特征芳香化合物与一般高度不饱和的脂肪族化合物不同，不易发生加成反应，较难发生氧化反应，易于发生取代反应，尤其是芳烃易发生亲电取代反应。
6.π电子数目： 4n+2在环状多烯体系中，当π电子数为4n+2时，为芳香性分子；当π电子数为4n时，体系若比相应的多烯模型化合物稳定性降低，则具有反芳香性；体系若与相应的多烯模型化合物稳定性相近，则为非芳香性。
如：苯是典型的芳香性，环辛四烯为非芳香性体系，环丁二烯则为反芳香性，其化学性质很活泼，甚至比环丁烷还活泼。
芳香性是不是是是是是4n+2规则只能作为环状多烯的体系是否具有芳香性的定性依据，要描述芳香性分子稳定到什么程度，即芳香性强度，必须按HMO法对离域能进行定量的计算。
7.波谱特征芳香性化合物大多都具有特征的光谱。
NMR：芳环呈现反磁环流，环平面上下有屏蔽效应，环内有去屏蔽效应。
第二节带电荷环的芳香性环上带有电荷而具有芳香性的物质很多，它们是一类重要的非苯芳烃。
它们中有的以正离子、有的以负离子共轭体系存在。
第三十一章芳香性
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。 1931年休克尔用分子轨道法计算环的稳定性，得出结论： 休克尔规律： 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4n+2时，才具有芳香性。 4n+2 n = 0，1，2，3‥ ‥ ‥
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
当4n+2 = 2，6，10，14 ‥ ‥ ‥有芳香性
注意： n 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4n+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4n+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4n+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
芳香性与同芳香性
植物精油中的同芳香性
同芳香性是指具有相似或相同芳香特 性的植物精油成分。植物精油是由植 物的特定部位提取的挥发性油状液体， 其中包含了许多具有芳香特性的化合 物。
芳香性判断规则
Hückel规则
对于平面环状分子，如果其π 电子数符合4n+2（n为整数）， 则该分子具有芳香性。例如，
苯、吡啶等。
休克尔分子轨道法
通过计算分子轨道的能量和 波函数，判断其是否具有芳 香性。该方法可以用于更复
杂的分子体系。
共振结构法
通过分析分子的共振结构， 判断其是否具有芳香性。共 振结构法可以用于解释一些 不符合Hückel规则的芳香性 分子。
02 同芳香性概念
同芳香性与芳香性的关系
同芳香性是指分子具有相似的电子排布和对称性，从而表现出相似的化学性质。芳香性是指具有环状 闭合共轭体系的分子所特有的稳定性，使其在化学反应中不易发生氧化或加成反应。同芳香性分子具 有相似的电子排布和对称性，因此也表现出芳香性的稳定性特征。
同芳香性与芳香性之间存在密切的联系，同芳香性分子通常也具有芳香性，而芳香性分子则不一定具 有同芳香性。同芳香性有助于解释和理解分子的化学性质和反应行为，对于化学反应的设计和预测 有一定的指导意义。
芳香性与同芳香性的未来研究方向
新型芳香性分子的设计与合成
未来研究将致力于设计和合成新型芳香性分子，以拓展芳香性分子的应用领域。
同芳香性在新能源和环境科学中的应用
随着新能源和环境科学的发展，同芳香性有望在这些领域发挥重要作用，未来的研究将探索其在新能源和环境科 学中的应用。
4芳香性
芳香性
Chapter four Aromaticity
第一节 芳香性、非芳香性、反芳香性的概念
1、定义 【芳香性】是指苯型的化合物由于π电子离域具有特殊的热稳 定性。环上易发生取代反应，不易发生加成反应，在结构上 C-C键长介于单双键之间，在核磁共振谱上表现出较大的化学 位移的性质。 反芳香性是指苯型的化合物，由于π电子离域它的稳定性 比相应的非环共轭烯烃稳定性小的现象。 非芳香性是指环形的化合物，由于没有π电子离域现象， 它的稳定性和相应的非环共轭烯烃稳定性相当的现象。
CH2
例如：下列化合物是否具有芳香性 ⑴ ⑵
化学与生命科学学院
⑶
判断的方法；先写出其偶极结构，得到两个电荷相反的 共轭环，然后看着两个环是否都满足休克尔规则，如果满足 则有芳香性，则反之。 ⑴无芳香性。 ⑵有芳香性。
⑶有芳香性。
化学与生命科学学院
完
化学与生命科学学院
3、芳香化合物的结构特征
见教材101～102页。
化学与生命科学学院
化学与生命科学学院
第二节 芳香性的判据
目前，判断一个有机化合物，有两种方法：
一种是：休克尔(E.Hückel)的4n＋2规则； 另一种是：芳香环上氢质子的化学位移最大差值。 下面我们主要学习休克尔(E.Hückel)的4n＋2规则。 1、单环体系芳香性的判断 单环体系芳香性的判断，注意四点： ①、体系的平面性 ②、具有4n＋2个π电子 ③、 4n＋2个π电子的取值极限（0≤n≤5）
化学与生命科学学院
2、芳香化合物的特点 ⑴、C/H高 ⑵、键长趋于平均化 芳香性分子具有比正常的碳碳双键的键长(1.35Å)稍长双键 和相比正常的碳碳单键的键长(1.54Å)稍短的单键。无芳香性的 多烯分子中单键和双键的键长特征很明显，分别为1.44-1.48Å和 1.34-1.36Å，芳香性分子的碳碳键长处于1. 38Å和1.40Å之间。 苯环中六个碳碳键长彼此相等，约为1.395Å。 ⑶、分子的共平面性 具有芳香性的分子一个显著特征是环上原子的平面性或 几乎平面性。有平面结构的化合物并不都是有芳香性的。但 芳香性总是伴随着一定程度的平面性。 [18]-轮烯是近乎乎面的， [16]-轮烯是非平而的，前者是芳香性分子，后者并无劳香性。
第四章芳香性
独特的热力学稳定性； 独特的光谱性质：能维持一个抗磁环电流（又叫反 磁环电流）的性能。 什么样的化合物具有芳香性？芳香性的化学物的化 学键有什么特点？产生芳香性的结构根源是什么？这 是本章要讨论的内容。
二、芳香性化合物的特点
(1) 较高的碳/氢比例 许多芳香族化台物都有较高
如果环己烯的双链是苯的定域化体系的模型， 则苯与假想的模型分子既定域的环己三烯分子相比较， 共轭能为三个烯的氢化热总和与苯的氢化热的差值：
3×119.7－208.5 = 150.7 KJ/mol
(5) 具有抗磁环电流性能 在外界磁场的作用后， 芳香化合物中封闭的电子体系能诱导出一个围绕环 转的电流，该环电流产生一个与外界磁场相反方向、 并与环平而垂直的磁场，使环外质子的化学位移值 移向低场(即有较大值)。
环丙烯酮是一种相对较稳定的化合物，可 以理解为羰基的极化为三元环，符合Hückel 规则。 因为它可以存在着下列偶极形式而呈现芳香性， 使体系稳定。
O或
O
2.五元环
① 环戊二烯 环戊二烯的酸性所得到的环戊二烯负离子具有芳
香性，它符合4n＋2规则，6个π电子均匀地分布 在环上五个原子所在的分子子轨道中。
H
H
O
Ac N
D
E
F
② [14]-轮烯 [14]-轮烯有明显的反磁环流，而且具有键长交
替现象。它有两种较稳定的处于平衡中的构型异构 体A和B 。[14]-轮烯的内腔要比[10]-轮烯大，故 环内氢的干扰相对较小，[14]－轮烯的3，6，10和 13位碳有点偏离平面。
13
3
HH
HH
10
6
A
高等有机化学-第2章-芳香性
同样地， 含氧和含氮类似体，是稳定的化合物，也具有芳香性。
H H
2 3 4 5 1 14 13
H
H
H H H
H
H
HH HH
6 7 10 9 8
H
12 11
H
H H H H H
H H
H
H
H
H
H
H
H
H H
H
[14] 轮烯。3,6,10,13C原子 有点偏离平面，有芳香性
[18] 轮烯，有芳香性
2.5 反芳结构
2.4 芳香性化合物
一、 六电子芳香结构： 具有六电子结构的芳香性化合物，其芳香性较强，较为 稳定。具有六电子结构的环可以是六元环，也可以是 五元环或较大的环。除中性分子外，还包括一些碳正离 子或碳负离子。其共同特点是含有六电子的芳香大键。
（一）六元环
N
苯
吡啶
(二)五元环
1.五元杂环
6.42
Ph
Ph
R Fe(CO)3
Ph
Ph
（铁原子从环丁二烯分子中接受 （因正离子分散在苯环上而更稳定） 两个π电子。具有芳香性）
四苯基环丁二烯双正离子
络合物
(二)（4n+2）轮烯
轮烯一般是指含有交替的单键和双键的大环多烯。共平面的 (4n+2) 轮烯具有抗磁环电流，依次属于芳香性化合物，但如果环 体系不在一个平面内，则环电流降低甚至消失，而表现出非芳香 性。
H
H
H
H
H
H
或
H H
H
H
环丙烯
环丙烯正离子
环丙烯酮由于氧的强吸电子作用，使环丙烯基1个p电子 拉向氧，形成具有二电子芳香体系。
7章芳香性全解
I
14 电子，符合4n＋2
运用修正后的方法判断，下列化合物中，除V外，其余 均具有芳香性。
共轭体系的π电子数为4n + 2，n = 非负整数； ③ 分子在外磁场中能产生环电流效应。
这三点是芳香性的特征。
环电流效应
5.25
H
H
H
H 5.25
5.0
H 6.62 N
6.62
6.05 6.05
7.26 7.26
N HN
-2.7
NH N
34
三. 具有芳香性化合物的特点和性质 ① 有特殊的稳定性，常温常压不被氧化； ② 亲电取代反应优于加成反应
Ha Hb
H≡ + H
+
Ha
Hb
A
B
越过一个饱和C原子后，形成一个闭合的共轭体系，
电子数为6，符合4n+2 ，
① 1H NMR证明：对于A结构，Ha和Hb有不同的化学位 移值，Ha受环电流的影响，比Hb出现在低场，为5.8 ppm ② 要使A翻转到B，要一定的能量，△G＝22.3 Kcal／mol
环戊二烯负离子(Z)
6
(Z)
环壬四烯
10
负离子
(Z)
6 环庚三烯正离子 (Z)
(Z)
电子数符合 4n + 2
化合物 反芳香性质体 环丙烯负离子
环戊二烯正离子
π电子数
:
4
(Z)
(Z)
第六章 芳香性
第六章芳香性第一节芳香性的一般讨论芳香化合物的特点1.较高的C/H比苯C6H6,萘C10H8,蒽C14H102.共平面、键长均等化3.分子共平面组成芳香环的原子都在一个平面或接近一个平面里。
4.芳香性分子稳定程度—共轭能(离域能)大小例如苯的共轭能为150.7kJ/mol ，可以借助氢化热或燃烧热来求得。
比较1mol苯和3mol环已烯的氢化热，计算得苯的共轭能约为（3×119.7-208.5）= 150.7kJ/mol 。
对离域能定量计算REPE（每一个电子的离域能）=离域能／NREPE ﹥0 化合物有芳香性REPE =0 化合物非芳香性REPE ﹤0 化合物反芳香性REPE计算:1)求出离域能离域能＝Ｅ非定域—Ｅ定域2)REPE计算REPE =离域能／nREPE（每一个电子的离域能）的正值越大，则相应的化合物的芳香性越强。
用REPE与这些化合物的性质进行联系、比较后得出结论：REPE可以作为判断环状多烯是否具有芳香性的指标。
5.化学性质特征芳香化合物与一般高度不饱和的脂肪族化合物不同，不易发生加成反应，较难发生氧化反应，易于发生取代反应，尤其是芳烃易发生亲电取代反应。
6.π电子数目：4n+2在环状多烯体系中，当π电子数为4n+2时，为芳香性分子；当π电子数为4n时，体系若比相应的多烯模型化合物稳定性降低，则具有反芳香性；体系若与相应的多烯模型化合物稳定性相近，则为非芳香性。
如：苯是典型的芳香性，环辛四烯为非芳香性体系，环丁二烯则为反芳香性，其化学性质很活泼，甚至比环丁烷还活泼。
芳香性是不是是是是是4n+2规则只能作为环状多烯的体系是否具有芳香性的定性依据，要描述芳香性分子稳定到什么程度，即芳香性强度，必须按HMO法对离域能进行定量的计算。
7.波谱特征芳香性化合物大多都具有特征的光谱。
NMR：芳环呈现反磁环流，环平面上下有屏蔽效应，环内有去屏蔽效应。
第二节带电荷环的芳香性环上带有电荷而具有芳香性的物质很多，它们是一类重要的非苯芳烃。
芳香性的判断
芳香性的判断芳香性是指化合物分子结构中的一种特殊性质，它使分子带有一种特殊的气味。
芳香烃化合物是一类具有芳香性的有机化合物，它们的分子结构中至少含有一个或多个苯环或取代苯环，这使它们具有强烈的芳香性。
芳香性可以通过一系列实验方法进行判断与测试。
一般来说，芳香性的判断有以下几种方法：一、气味判断法比较直观的方法，即通过嗅觉感受样品产生的气味，若有强烈或特殊的气味，则可以认为该样品具有芳香性。
这种方法对于浓度较高、气味较强的样品比较适用，但也存在一定的主观因素。
因此，对于对气味较为敏感的人群，应该采用其他方法。
二、物理化学性质法芳香性与分子的物理化学性质有关，可以通过它们的熔点、沸点、密度等物理量的大小，来初步判断分子是否具有芳香性。
一般来说，芳香烃的熔点与沸点较高，密度较大，分子中含有许多π电子共轭结构，因此具有较强的解离极性，易被溶剂包络。
这种方法虽然具有一定的准确性，但对于含有多种不同基团的化合物，判断会更加困难。
三、光谱分析法光谱分析技术是一种非常有效的分析方法，其中红外光谱和紫外光谱常用于检测芳香性。
在红外光谱中，如果存在苯环的C-H伸缩振动谱线的位置，可以判断分子是否含有芳香性，同样的，在紫外光谱中，芳香烃的吸收带也比较容易区分。
四、化学反应法芳香性化合物与其他化合物之间会发生特定的化学反应，根据这些反应也可以判断芳香性。
例如，苯环经过氧化将会形成苯酚，氧化还原也会产生具有特殊芳香性的二苯乙烷等。
此方法对化学成分学习较好的人或化学专业的人较为适用。
综上所述，判断芳香性的方法有很多种，每一种方法都有其局限性和优势，因此，需要在实际应用过程中根据具体情况选择合适的方法。
第二章 10芳香性
侧视图：
Fe
俯视图：
Fe
二茂铁的芳香性比苯为强，因为它有更大的倾向来
进行亲电取代反应而不进行加成反应。特别有用的是 Friedel—Crants烷基化和酰基化反应，通过它们，其 他取代基可以引入二茂铁的环上。甲酰化［用N—甲 基—N—甲酰苯胺，C6H5N(CH)3CHO］、磺化和汞化 反应都可以在较缓和的条件下进行。但它不能直接用硝
2.4 五元环的π体系
五元环的π体系有一个能量最低的轨道和两对简并轨道。 按照Hückel规则，这种体系如果是含有六个电子，应具 有芳香性。环戊二烯负离子符合这种条件。
HH
环戊二烯
即
H
环戊二烯负离子
环戊二烯的酸性比其他烯烃为强，环戊二烯负离子容易由环戊 二烯得到，这说明这种负离子的稳定性。环戊二烯负离子中的五个 氢原于是等同的，它的负电荷是平均分布在五个碳原子上的。环戊 二烯内鎓盐是环戊二烯负离子的一种特殊形式。吡啶鎓环戊二烯负 离子内盐(Ⅲ)就是一个例。在这里，五元环是与带电荷的氮原予相 连接。它可由3，5—二溴环戊烯（Ⅰ），与吡啶作用，先得到溴化 环戊二烯基吡啶鎓盐(Ⅱ)，后者很容易地失去溴化氢而得。
环外双键的电子是向着环而极化的，例如6，6—二甲基亚甲环 戊二烯的偶极矩是1.48D，负极是在环的一方。这个亚甲环戊二烯 的离域能是49.8kJ／moL大多数的亚甲环戊二烯衍生物没有因为环 外双键而有顺反异构体存在，因为上式中的环外双键具有高度的单 键性质。这些性质指出亚甲环戊二烯具有一定程度的内鎓盐形式。
C6H5
C6H5
Cl
Hale Waihona Puke ClBF4ˉAlCl4ˉ
C6H5
Cl
事实上，三丙基环丙烯正离于是最稳定的正碳离子之 一，甚至在水溶液中它还是稳定的。三叔丁基环丙烯正离 子也是很稳定的。此外，环丙烯酮也是稳定的化合物。
第六章---芳香性
第六章芳香性第一节芳香性的一般讨论芳香化合物的特点1.较高的C/H比苯C6H6,萘C10H8,蒽C14H102.共平面、键长均等化3.分子共平面组成芳香环的原子都在一个平面或接近一个平面里。
4.芳香性分子稳定程度—共轭能(离域能)大小例如苯的共轭能为150.7kJ/mol ，可以借助氢化热或燃烧热来求得。
比较1mol苯和3mol环已烯的氢化热，计算得苯的共轭能约为（3×119.7-208.5）= 150.7kJ/mol 。
对离域能定量计算REPE（每一个电子的离域能）=离域能／NREPE ﹥0 化合物有芳香性REPE =0 化合物非芳香性REPE ﹤0 化合物反芳香性REPE计算:1)求出离域能离域能＝Ｅ非定域—Ｅ定域2)REPE计算REPE =离域能／nREPE（每一个电子的离域能）的正值越大，则相应的化合物的芳香性越强。
用REPE与这些化合物的性质进行联系、比较后得出结论：REPE可以作为判断环状多烯是否具有芳香性的指标。
5.化学性质特征芳香化合物与一般高度不饱和的脂肪族化合物不同，不易发生加成反应，较难发生氧化反应，易于发生取代反应，尤其是芳烃易发生亲电取代反应。
6.π电子数目： 4n+2在环状多烯体系中，当π电子数为4n+2时，为芳香性分子；当π电子数为4n时，体系若比相应的多烯模型化合物稳定性降低，则具有反芳香性；体系若与相应的多烯模型化合物稳定性相近，则为非芳香性。
如：苯是典型的芳香性，环辛四烯为非芳香性体系，环丁二烯则为反芳香性，其化学性质很活泼，甚至比环丁烷还活泼。
芳香性是不是是是是是4n+2规则只能作为环状多烯的体系是否具有芳香性的定性依据，要描述芳香性分子稳定到什么程度，即芳香性强度，必须按HMO法对离域能进行定量的计算。
7.波谱特征芳香性化合物大多都具有特征的光谱。
NMR：芳环呈现反磁环流，环平面上下有屏蔽效应，环内有去屏蔽效应。
第二节带电荷环的芳香性环上带有电荷而具有芳香性的物质很多，它们是一类重要的非苯芳烃。
第3章芳香性和亲电取代
蓝烃： 一个天蓝稳定的化合物，偶极矩约为１.0
环辛四烯二负离子：
轮烯：
Ⅰ [18]轮烯 有芳香性； Ⅱ [10]轮烯 因环内两个氢原子的相互排斥使整个分子 不共平面，因而无芳香性； Ⅲ 1,6桥代 [10]轮烯 亚甲基取代了Ⅱ 中两个氢原子， 消除了斥力，有芳香性； Ⅳ [12]轮烯双负离子 有芳香性。
邻位和对位定向比： 1)亲电试剂的活性越高，选择性越低：
CH3
相对速率o% m%p%
N HO N2O +B 3F H 42-/SC O H 43CN
17
2.3
60 69
3 2
37 29
2) 空间效应越大，对位产物越多：
C(CH3)3 H2SO4
C(CH3)3
100%
SO3H
极化效应：
X
X o% p% m% F 12 88 0
CH
CH2
CH CH2 H
邻对位
E
CH CH2 H
CH CH2 H
E
E
CH CH2 H E
+E
间位 CH CH2 CH CH2
共振式越多，
H
H
正电荷分散
E
E
程度越大，芳正离子越稳定。
CH CH2
H E
动力学控制与热力学控制
+ H2SO4
H
80℃
H
165℃
SO3H
165℃
SO3H
α位取代－动力学控制产物； β位取代－热力学控制产物。
值的差异。
O
Ph
Ph
K平衡
Ph Ph
6.2
O
31.2
Ph O
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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.
芳香性及其理论
1865年，德国化学家凯库勒提出了著名的苯分子的正六边形环状结构式，并正式引入“芳香性”这一概念来描述苯及与苯有关的化合物的物理、化学性质。
此后芳香化学引起了人们极大的兴趣。
随着测试技术和量子化学的发展，人们对芳香性的认识逐步深化。
有关芳香性理论的研究一直是有机化学家、结构化学家和理论化学家的主要研究课题之一。
一、芳香性的涵义
芳香性（aromaticity）是一个理论概念，其涵义随理论的发展而不断深化。
芳香性是有机化学中最难准确表述的概念之一。
一般所谓的芳香性分子具有以下几个特点：
1、C/H比例高
芳香性分子大多具有较高的C/H原子比。
从C/H原子比来看，芳香性分子属
于高度不饱和分子。
例如：苯（C
6H
6
）的C/H原子比为1﹕1；萘（C
10
H
8
）的C/H
原子比为1.25﹕1；富勒烯（C
60、C
70
）的C/H原子比甚至为∞。
而脂肪族分子，
除乙炔（C
2H
2
）、丁二炔（C
4
H
2
）等少数几个以外，绝大多数C/H原子比教低。
2、键长均一化
芳香性分子中碳碳单键与碳碳双键键长有趋于一致的倾向，极端情况为苯分子。
X-射线衍射测定表明苯分子中碳碳键并无单双键之别，所有的碳碳键长均为0.1395nm，介于普通的碳碳单键键长（0.154nm）和碳碳双键键长（0.135nm）之间。
3、分子平面化
芳香性分子的一个显著特征就是芳环上的组成原子都处在一个平面或接近一个平面内。
虽然平面分子不一定就是芳香性分子，但芳香性分子总是要求分子具有一定程度的平面性。
4、化学性质“反常”化
不饱和分子的典型化学性质就是容易发生加成反应。
芳香性分子虽然属高度不饱和分子，却表现出“反常”的化学性质，即难以进行加成反应，更发生易取代反应，而后者正是饱和分子的典型化学性质。
5、π电子离域化
通过氢化热或燃烧热的测定，芳香性分子的能量比非芳香性分子的能量低得多，即芳香性分子具有特殊的稳定性。
人们引入离域能DE（delocalization energy）或共振能RE(resonance energy)的概念来定量地表示芳香性的强弱：
DE=E
定域-E
离域
式中，E
定域代表假想的定域的环多烯分子的能量，E
离域
代表离域的芳香性分
子的能量。
凡是DE>0的环状共轭多烯就有芳香性，DE=0的环状共轭多烯就没有芳香性，DE<0的环状共轭多烯具有反芳香性。
DE值越大，芳香性越强。
6、光谱性质特征化
芳香性分子具有特殊的光谱性质（UV、IR、NMR等），与简单的共轭多烯分
子具有明显的差别。
其中，是用物理方法研究芳香性的最为有利的工具之一。
质子的化学位移（）与其周围的电子云密度有关。
电子云密度越高，
值越小。
当环状共轭多烯分子处在垂直于其平面的外加磁场的作用下，离域的π电子在一定的方向上产生环电流，又因环电流而建立起一个垂直于分子平面的感应磁场。
在环外侧是增强外加磁场的，在环内侧是对抗的。
因
此，在环平面的上下形成两个对称的锥体屏蔽区域。
在该区域内的质子将在高场出现信号（值较小），环外质子则由于处在去屏蔽区域而在低场出现信号（
值较大），这是芳环上的质子的特征。
这种在外加磁场作用下产生环电流，反过来又影响分子的磁场环境的现象已成为非常重要的检验芳香性的特征之一。
但，这种方法不能应用于上述两种区域里没有质子的化合物，例如：方酸（squaric acid）的双负离子。
由于芳香性分子所显示的特征非常广泛，并非每个芳香性分子都同时具备上述各项特征。
回顾芳香化学的历史，人们对芳香性的认识是一个由表及里的过程，从强调化学性质的“化学定义”逐渐过度到强调物理性质的“物理定义”。
按照化学定义，只要一个化合物的化学性质类似于苯（难加成，易取代），即被认为具有芳香性。
而按照物理定义，只要一个化合物具有较大的正离域能，就被认为是芳香性的。
对于经典的苯系芳香性分子，这两种定义是相互兼容的，但在讨论一些非苯系分子的芳香性时，这两种定义有时会出现矛盾。
例如环戊二烯负离子化学性质非常活泼，与苯的化学性质大相径庭，按照化学定义，似乎不应看成芳香性分子，但环戊二烯负离子具有较大的正离域能，按照物理定义，它完全可以归到芳香体系中。
实际上，化学反应活性取决于反应过程中活化能的高低，活化能低，反应活性必然就大；活化能高，反应活性必然就小。
而物理定义的稳定性是指分子在基态时的能量高低，分子的能量低，分子的稳定性就大。
而能量低的化合物不一定化学反应活性也低，能量高的化合物化学反应活性也不一定就高。
可见，化学定义与物理定义并无平行对应的关系。
目前，化学家判断一个分子是否具有芳香性主要是从物理定义出发，如测量键长、偶极矩，检测环电流等。
其中较为成熟的是根据谱中化学位移的
数值来进行判断，但这也只限于已经合成出来的分子。
对于尚未合成出的分子或由于某种限制而无法进行检测的分子就无能为力了。
因此，人们希望有一种从理论上预测分子是否具有芳香性的方法。
一,芳香性判据——Hückel规则
Hückel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).
对能看懂这篇文章的人说:苯有有芳香性,那就是废话了.
非苯芳烃:凡符合Hückel规则,不含苯环的具有芳香性的烃类化合物,非苯芳烃包括一些环多烯和芳香离子等.
二,一些非苯芳烃
1.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Hückel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.
2,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.
3,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.
三.π 电子数的计算
也许你在做题目的时候对于π 电子数的计算弄糊涂了,比如:觉得怎么同是N原子怎么有时候要把它的孤对电子算进去,有时候又不要呢.我以前就是这样的,现在基本知道判断芳香性了,只是有点经验,有些具体原理我还是不懂.下面是我的一些心得体会,若有错误还请留言指正.下面用的例子中的杂原子是N,其他原子类推.
吡咯的N的孤对电子要算进去,在家两双键上的4个电子,共有6电子,有芳香性.
吡啶中N原子上连有双键,N上孤对电子不能算进去,三双键共轭,共有6个π电子,有芳香性. 两个N都与双键相连,孤对电子也都不算,还是6个π电子
有一个N与双键相连,有一个没有.按以上的思路,与双键相连的N上的孤对电子不算进去,而右边的N原子上的孤对电子要算进去,结果也是6个π电子
这种结构的也具有芳香性,看起来这个七元环没有达到共轭结构,我的也是经验,两双键中间隔了一个碳正离子,你就把这个碳正离子去掉再来计算π电子数,也是6个.注意:若隔的是碳负离子就不能这样了,一定要是碳正离子才可以这样算.
这个和上面那个有点相似,但隔的是碳负离子,一个碳负离子算2个电子,图中有2个碳负离子,还有3个双键,有10个π电子.
图中左边,一双键连接两个环,可以写出它的共振体,当然尽量往有芳香性的写,而且芳香性的环稳定,贡献大.这样下面的五元环有6π电子,上面的三元环有2π电子.都有芳香性.
因为三键中两π键互相垂直,孤只有一个能与其他双键共轭,。