有机化合物的芳香性共67页
高等有机化学-第2章-芳香性讲解
归纳起来,芳香性的表现主要有三点:
1.独特的化学反应性能; 2.独特的热力学稳定性; 3.独特光谱性质(主要表现在NMR谱)。
2.2 苯的结构和共振结构式
苯具有平面正六角形结构,每两个相邻碳原子 之间的距离是一样的,分子中每个碳原子都以sp2杂 化轨道分别与一个氢和两个碳以σ键结合,三个键 之间的夹角都是120°。每个碳还剩下一个p电子, 处于和苯环平面相垂直的p轨道上,这六个轨道相 互重叠发生离域。由于苯分子的对称性,电子云平 均分布在整个环上,形成一个连续不断的大键。
船形的环辛四烯,非芳香性
平面的环辛四烯,反芳香性
[12] 轮烯,具有反芳香性,它不稳定,自发地在环内成键而成双 环。 [16] 轮烯、 [20] 轮烯、[24] 轮烯,都是反芳香性的。
一般情况下反芳香性分子是很少存在的,因为一切分子总趋 向于使自己的能量最低,因此,具有4n 电子的分子,力图使本 身不成为平面以减少反芳香性。比如环辛四烯呈船形,足以使反 芳香性消失而成为非芳香性分子。
杯烯
或
当环外双键的电子流向五元环时,五元环形成六电子 体系,而三元环失去电子成二电子体系,符合休克尔的 4n+2规则(n=1和0)而具有芳香性。能发生亲电取代反应,如 溴化和硝化,有的偶极矩很大。
3. 环戊二烯衍生物
H H
环戊二烯
H
环戊二烯负离子
环戊二烯酸性很强,它的pKa为16.0。因环戊二烯负离 子有六个电子而具有芳香性。
扩展:少数是sp杂化碳原子参与共轭! 注意:该规则具有较好的普遍性,但针对具体化合物时还需要考虑 “角张力和非键张力大小”等因素!
《高等有机化学》课件-第二章 芳香性
4、苯的分子轨道模型
分子轨道理论认为六个p轨道线性组合成六个π分子轨道,其中三个成键 轨ψ1ψ2ψ3 和三个反键轨道ψ4ψ5ψ6 。
在这个分子轨道中,有一个能量最低的ψ1轨道,有两个相同能量较高的ψ2 和ψ3轨道,各有一个节面,这三个是成键轨道。ψ4ψ5能量相同,有两个节面, ψ6能量最高有三个节面,这三个是反键轨道。
end lies on the side of the heteroatom, with a dipole moment of
1.58 D.
Pyrrole is also weakly acidic at the
酸性比较:
N–H position, with a pKa of 17.5 乙酸>苯酚> 吡咯 >环己醇
在基态时,苯分子的6个p电子成对地填入三个成键轨道,这时所有能量低 的成键轨道,全部充满了电子,所以苯分子是稳定的,体系能量较低。
5、核磁波谱( NMR)特性 NMR波谱法也是一种确定芳香性的实验手段。芳香化合物 的特点是它们呈现抗(反、感)磁环电流。这个环电流可以看 成在NMR波谱仪磁场的影响下,离域π体系中电子的移动。环流 是芳香性化合物中磁场大范围各向异性的结果。这个诱发的环 流引起了与环垂直的局部磁场,其方向与外加磁场方向相反。 所以处于芳香环平面上、下方的核,感受到与外加磁场相反的 磁场(屏蔽区),并出现在NMR波谱中的较高场处(化学位移 δ值较小);而在环平面中的核,即直接和环相连的原子,感受 到与外加磁场同向的磁场(去屏蔽区),出现在NMR波谱中的 较低场处(化学位移δ值较大) 。 这种化学位移的出现,可以作为芳香性的证据,但这不是绝 对的判据!
强调:n不是环上碳的原子数); • 共面的原子均为sp2或sp杂化,环上π电子能够发生
有机化学中的芳香化合物和芳香性
有机化学中的芳香化合物和芳香性在有机化学中,芳香化合物是一类具有特殊结构和性质的有机分子。
它们的共同特点是含有芳香性。
芳香性是指分子中存在稳定的芳香环结构,并具有特殊的化学性质和反应活性。
一、芳香性的定义及基本概念芳香性最早是由德国化学家奥古斯特·凯库勒(August Kekulé)于19世纪提出的。
他认为,芳香性能让环状分子更加稳定,并能够辐射出独特的香气。
“芳香”一词就是从希腊语中的“愉快的香味”而来。
芳香性的主要表现是环状分子中存在共轭体系,即每个碳原子上都有一个未配对的π电子。
这种共轭体系的存在使得芳香化合物具有很低的能量,因此非常稳定。
而一般的非芳香化合物则因为缺乏共轭体系而相对不稳定。
二、芳香化合物的结构特点芳香化合物的结构特点主要由其芳香环决定。
芳香环通常是由6个碳原子构成,形成一个平面的六角环。
此外,芳香环还可以存在于含有更多碳原子的环状结构中,例如苯并环。
芳香环上的碳原子上都有一个未配对的π电子,使得整个芳香环呈现出高度共轭的状态。
三、芳香性的化学性质1. 亲电取代反应:芳香化合物中的氢原子可以被其他官能团取代,形成亲电取代产物。
在这类反应中,芳香环上的π电子会作为亲电子云,与亲电子互相作用。
2. 亲核取代反应:芳香化合物中的有机卤素可以被亲核试剂(如氢氧根离子、羟基等)取代,形成亲核取代产物。
与亲电取代反应不同,亲核取代反应中的芳香环上的π电子并不参与反应过程。
3. 分子间电荷转移反应:芳香化合物可以参与分子间的电荷转移反应。
这种反应通常发生于含有强电子亲和力的另一个分子和芳香化合物之间,从而形成新的共轭体系。
四、一些常见的芳香化合物1. 苯(C6H6):苯是最简单的芳香化合物,也是最重要的有机化合物之一。
它具有六个碳原子组成的芳香环,呈无色液体,并具有特殊的香气。
2. 甲苯(C6H5CH3):甲苯是一种含有一个甲基基团的苯衍生物。
它是一种常用的有机溶剂,也广泛用于工业生产中。
有机化合物的芳香性
TsO H
TsO H
A
B
C
③ 三同方体系 在合适旳构造体系中,由子环丙烷旳参加还可
形成三同环丙烯基碳正离子A。
三环酯与SbF5/SO2ClF在低温作用下生成了一 种离域旳三同芳碳正离子B。
A
B
芳香性旳概念旳发展过程
最早应用于苯及其衍生物----- 随即扩展到了 非苯芳香体系----- 休克尔4 n+2规则旳发觉和应用 -----核磁共振技术在芳香性判断上旳应用----- 同 芳香概念----- 芳香性概念扩大到三维空间。
60年代合成出了环丙烯正离子化合物,经过X-射线研 究证明这个碳正离子能够单独存在。键长几乎相等。它旳性 质表白环丙烯基正离子确实是稳定旳,这是一种最小旳环状 芳香离子。
② 环丙烯酮
环丙烯酮是一种相对较稳定旳化合物,能 够了解为羰基旳极化为三元环,符合Hückel 规则。 因为它能够存在着下列偶极形式而呈现芳香性, 使体系稳定。
香体系。
3
3
+
+
环丙稀正离子
环丙稀负离子
② 环丁二烯 环丁二烯也有4个电子。属于4 n体系,它
非常不稳定,在室温下不可能离析出来。瞬间出 现旳环丁烯不久二聚成一种三环化合物。是反芳 香性化合物。
2
根据休克尔规则,当环丁二烯失去2个电 子变成环丁二烯旳两价正离子后,形成芳香大 键而稳定。分子应该具有芳香性。例如,下列 反应产生旳丁二烯正离于旳四甲基衍生物,其 NMR谱图上只出现单峰。
1、Hückel规则
sp2杂化碳原子构成旳平面单环体系, 其π电 子数为4 n+2时,具有芳香性。这个规则一般 称为Hückel规则。是评价芳香性旳一种研究最 为成功旳基本规则。
芳香性PPT课件
第四章 有机化合物的芳香性
2
五. Y芳香性 六. 方克酸类 七. 二茂铁类物质 八. 有机化学中的应用
1.亲核取代反应 2.偶极距 3.酸碱性
第四章 有机化合物的芳香性
3
·
下列物质是否具有芳香性?
4
芳香性 (Aromaticity)
“芳香”最初是指从天然香树脂、香 精油中提取的物质,具有特殊的芳香 气味,而且具有特殊的性质,后来将 这种特殊的性质叫做芳香性,而具有 芳香性的化合物通称为芳香化合物。
H 吸热反应
Br 放热反应
反同芳结构
4.9 在有机化学中的应用
30
31
第四章 作业答案及课堂测试
32
第四章作业
根据 Hückel规则判断下列各化合物是否具有芳香性。
作业
=
33
第四章作业答案
1、具有芳香性。可写成由环庚三烯正离子和环戊二烯负离子及 其相应的共振结构式组成,符合Hückel 规则。 2、无芳香性。其中一个具sp3杂化的碳原子阻碍了首尾p轨是从侧 面交盖,不能形成共轭体系。 3、无芳香性。 4、无芳香性。 5、具有芳香性。6个π电子的平面闭合的环状共轭体系,符合 规则。 6、 12个π电子,无芳香性。 7、无芳香性。不是共轭体系。 8、具有芳香性。单环平面封闭共轭体系中有14个π电子,符合 规则。叁键中只有两个p电子参与共轭体系。 9、无芳香性。不是共轭体系。
胍是较强的碱,因为它的共轭酸是具有 芳香性结构的物质。
HN
NH2 C
H+
NH2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
NH2
+C
H2N
NH2
+ NH2
C
H2N
NH2
有机化合物的芳香性质
有机化合物的芳香性质引言:有机化合物是由碳原子构成的化合物,其中许多化合物具有芳香性质。
芳香性质是指化合物具有特殊的稳定性和强烈的香气。
在本文中,我们将探讨有机化合物的芳香性质,包括芳香烃、芳香醛和芳香酮等。
一、芳香烃芳香烃是指含有苯环的有机化合物。
苯环是由六个碳原子组成的环状结构,其中每个碳原子都以间隔一个氢原子的方式连接在一起。
这种结构使得芳香烃具有很强的芳香性质。
常见的芳香烃有苯、甲苯、二甲苯等。
芳香烃的芳香性质源于其分子结构的稳定性。
苯环上的π电子云非常稳定,使得芳香烃不容易发生加成反应或发生氧化反应。
这也是为什么很多芳香烃在大气中具有较长的寿命。
此外,芳香烃还具有较强的吸收紫外线的能力,从而吸收阳光和光照射下产生激发态,使其具有较强的光化学反应活性。
二、芳香醛芳香醛是一类含有醛基(CHO基团)的有机化合物。
常见的芳香醛有苯甲醛、2-甲基苯甲醛等。
与一般的醛类化合物不同,芳香醛具有强烈的香气,使它们成为许多香水和香料的重要成分之一。
芳香醛的芳香性质主要源于其分子结构的稳定性和醛基的电子云分布。
芳香醛的分子中,醛基的氧原子上的孤对电子与苯环上的π电子云发生作用,形成共振结构,增强了醛基的稳定性。
此外,芳香醛还具有较强的氧化性,可以与许多物质发生反应,进一步增强了其香气。
三、芳香酮芳香酮是一类连有酮基(C=O基团)的有机化合物。
常见的芳香酮有苯甲酮、2-甲基苯甲酮等。
芳香酮通常具有较强的香气,是许多香精和香料的重要成分之一。
芳香酮的芳香性质主要源于其分子结构的稳定性和酮基的电子云分布。
芳香酮的分子中,酮基的氧原子上的孤对电子与苯环上的π电子云发生作用,形成共振结构,增强了酮基的稳定性。
此外,芳香酮还具有较强的酮基的振动频率,可以与大量的气味分子相互作用,增强了芳香酮的香气。
结论:有机化合物的芳香性质是由其分子结构的稳定性和化学反应的活性所确定的。
芳香性质使得有机化合物在香水、香料和医药领域中有着广泛的应用。
高等有机化学-第2章-芳香性讲解
(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。
[10] 轮烯,角张力大,不稳定
(角必须是144°,比sp2键角需要的120°大得多。)
H
H
-0.51
HH
12
5
H
HH
11
H
6
10
7
H
9
8
H
H
[14] 轮烯。3,6,10,13C原子 有点偏离平面,有芳香性
H H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H H H
H
[18] 轮烯,有芳香性
2.5 反芳结构
有些分子或离子会由于电子离域而变得更不稳定,这种由于 电子离域而相当大地使能量升高的体系称为反芳香性体系,如 环丙烯负离子和环戊二烯正离子即属于这种情况。环中离域的 电子数为4n时,都是反芳香性的。对反芳香性的实验判断,就是 NMR显示出该体系具有顺磁环电流,它使环外质子向高磁场移动, 即具有低的化学位移。
0.420
0.482
0.480 0.149
0.429
8 0.855 1.04217.170.365160.5916.02007..4508610.664
0.639
7
0.986
0.870
6
0.454
3
5
4
1 2
3
8
7
6
5 4
薁
NMR证明薁具有抗磁环电流,因而具有芳香性,可以把它 看成是环戊二烯负离子和环庚三烯正离子组合而成。它很易 发生亲电取代反应,取代位置首先在1位和3位。4位和8位可 发生亲核取代反应。
有机化学-芳香族PPT课件
亲二烯体
一、芳烃苯环上的反应---聚合反应
A lC l3, C uC l2 n
聚苯
n
第五章 芳 烃 芳 香 性
芳烃的构造异构和命名 苯的结构 单环芳烃的化学性质 a. 芳烃苯环上的反应
b. 芳烃侧链的反应
苯环上亲电取代反应的定位规则 稠环芳烃 芳香性 多官能团化合物的命名
五.苯环上亲电取代反应的定位规则
慢
+ N O 2
H N O 2
NO2+H3O+HSO4 硝 酰 正 离 子
H
N O 2
快
N O 2 + H S O 4
+ H 2 S O 4
亲电取代反应
还 原
Ar NO 2
Ar NH2
偶 氮 染 料
N=N
磺 胺 药 H2N
SO 3H
磺胺嘧啶银
苏丹红Ⅱ号
亲电取代反应
c. 磺化:
浓 硫 酸25℃ H2SO4 SO3
这类定位基在与苯环直接相连的原子上一般具有单键或具 有孤对电子(或带负电荷),具有推电子效应。一般使苯环活 化,反应速度比苯快。
定位规律
b. 间位定位致钝基
N (C H 3)3,N O 2,C F 3,C C I3, 强 第 二 类 定 位 基 C N ,C O O H ,S O 3H ,C H O ,中
CH2
C H
CH2CHCH2CH3 C H CH3
2-甲 基 -3-苯 基 戊 烷
顺 --5 -甲 基 -1 -苯 基 -2 -庚 烯
一、芳烃的构造异构和命名
芳烃从形式上去掉一个氢原子后所剩下的原子团,称为芳基, 常用 Ph-(phenyl的缩写) 。
H2C
芳香性化合物精华版
2
芳香性是指芳香族化合物所特有的性质。芳香 族化合物是指苯和类苯化合物,这是一类具有 高度不饱和性的环状化合物。芳香性的含义是 在不断发展的,经过一个由浅到深的过程。
1. 最初芳香性的定义着重于苯一类的环状共轭 体系的化学性质,这类化合物它们具有特殊的 稳定性,不易发生氧化或加成反应,容易发 生亲电取代反应。
芳香性
2014-4-21
22
22
2. 芳性离子 某些环烃没有芳香性,转变成离子(正或负离子) 后,有可能具有芳香性.
2K 2e
π 电子数
2
2
6
芳香性
6
6
2014-4-21
23
23
3.非苯稠环
蓝烃:天蓝色晶体,是一种稳定的化合物。它是五 元环的环戊二烯和七元环的环庚三烯稠合而成的, 分子结构中不含有苯环。结构如下: 它含有10个π 电子,符合休克尔规则, 所以有芳香性。 实际上,它的七元环带有 正电荷,五元环带有负电 荷,是一个典型的极性分 子,结构也可以表示如下:
2014-4-21 14
轮 烯
CmHm的 环状烯烃。 当m=2k+1(奇数)时,为自由基,不稳定。 当m=2k(偶数)时,是稳定的环状共轭多烯
具有C2kH2k分子式的环状共轭多烯称:轮烯。
多环芳烃电子数的计算方法 1954年,Platt提出了周边修正法,对于多环芳烃 可以忽略中间的双键而直接计算外围的电子数。 对休克尔规则进行了完善和补充。 (1) 经典结构式的写法 画经典结构式时,应使尽量多的双键处在轮烯上, 处在轮烯内外的双键写成其共振的正负电荷形式, 将出现在轮烯内外的单键忽略后,再用休克尔规 则判断。
NH2 + H 2N C
NH2 C + NH2
有机B第五章 芳烃 芳香性ppt课件
反应过程中 有少量二卤 代苯生成。
C l C l 2 F e C l 3
C l C l
C l
C l
+
C l 3 9 % 5 5 %
+
C l 6 %
C H 3 B r 2 F e C l 5 ℃ 3 2
C H 3 B r
C H 3
C H 3
+
3 2 . 9 % B r 6 5 . 8 %
+
B r 1 . 3 %
有机B第五章 芳 烃 芳香性
第五章 芳烃
5.1 芳香烃的分类 5.2 单环芳烃 5.3 稠环芳香烃 5.4 非苯芳香烃
5.1 芳香烃分类
苯是最简单的芳香烃,按照分子中是否含有苯环
和所含苯环的数目、连接方式的不同,芳香烃可
分为以下几类:
5.2 单环芳香烃
5.2.1 苯的结构
苯的Kekul结构
A C ll 3
HC l +
Z n H g H C l 7 3 %
C H C H C H H C C H C H 2 2 3 3 3 C H C H C H + 3 2 2 C l A C ll 3
+
6 2 % ~ 3 6 %
HC l + 6 4 % ~ 6 8 %
1)付氏烷基化反应
芳烃与卤代烷等烷基化试剂在无水AlCl3的催化下反应,生成 烷基取代的芳烃,这个反应叫付瑞德尔-克拉夫茨 (Friedel-Crafts)烷基化反应,简称付-克烷基化反应。
磺化反应不同于硝化反应。磺化反应是可逆反应,而且温 度对反应产物的影响很大。
S O H 3
H S O 浓 + 2 4
H O + 2
有机化学-芳香性概述
芳香性概述内容提要1. 芳香性1.1芳香性的定义与基本判据1.2芳香化合物的基本化学性质1.3芳香化合物的基本结构特征1.4芳香化合物的核磁共振性质和芳香性的检验手段1.4.1核磁共振原理1.4.2 电磁屏蔽效应1.4.3 全反式[18]轮烯的核磁共振1.4.4 芳香化合物的核磁共振性质1.4.5 芳香性的检验手段1.5芳香性的定性判据——休克尔规则1.5.1休克尔规则的表述1.5.2. 休克尔规则的应用举例1.5.3适用休克尔规则的常见非苯芳香化合物1.6周边修正1.6.1萘和薁1.6.2芘1.6.3双键修正在周边修正中的应用1.7芳香性定性判据的局限性2. 反芳香性2.1反芳香性的定义与基本判据2.2典型的反芳香化合物2.2.1 环丁二烯2.2.2 环戊二烯正离子3. 非芳香性4. 同芳香性4.1环辛四烯正离子4.2其它典型的同芳香性分子4.2.1环戊烯-4-正离子4.2.2降冰片烯-7-正离子4.2.3亚甲叉[10]轮烯5. Y芳香性6. 休克尔分子轨道理论6.1变分法概述6.2尝试波函数的构建方法6.3尝试波函数Ψ = c A A + c B B的构建举例6.4同核双原子分子的变分法构建结果6.5异核双原子分子的变分法构建结果6.6 αA和αB的差值对成键和反键轨道能E+和E-的影响6.7休克尔分子轨道法7. 富烯7.1线性π体系分子轨道能量的计算公式7.2使用休克尔分子轨道法简便求解分子轨道能和轨道系数的举例:1,3-丁二烯7.3富烯与1,3,5-己三烯7.3.1 富烯7.3.2 1,3,5-己三烯7.3.3 富烯与1,3,5-己三烯的比较7.3.4 休克尔分子轨道法的局限性8. 环丁二烯与姜泰勒畸变8.1单一环状π体系分子轨道能量的计算公式8.2多边形法则8.3休克尔分子轨道法对环丁二烯的处理8.4环丁二烯的真实情况与姜-泰勒畸变8.4.1 环丁二烯的真实情况8.4.2 姜-泰勒畸变正文1.芳香性(Aromaticity)1.1芳香性的定义与基本判据芳香化合物一词,最早源于苯的合成,天然产物安息香胶中,含有苯甲酸(俗称安息香酸),苯甲酸与碱共热可脱去羧基得到苯,其带有芬芳气味[1]最初,芳香化合物的范围仅限于苯与其同系物,后来随着人们对芳香性的认识不断加深,芳香性的概念也不断被扩展和重新定义公元1931年,德国物理学家和物理化学家艾瑞克·休克尔(Erich Hückel)提出,离域π电子数符合4n + 2规则的平面共轭多烯,具有芳香性,其中n是非负整数[2]。
副本(1)7 第七章 有机化合物的芳香性
(CH)10
H H
十碳五烯, 10-轮烯 或 [10]轮烯
2021/7/9
18
3.判别轮烯芳香性的原则
(1)轮烯是非扩张环,有环内氢与环外氢。环内氢在高场, 环外氢在低场时有芳香性。
(2)环碳必须处在同一平面内。
(3)符合4n+2规则。
HH
HH HH
10-轮烯因环内氢 的相互作用,使 C不能同处在同 一平面内,无芳 香性。
2021/7/9
11
+ FeCl2 MgBr
C2H5Br
C2H5 Fe
C2H5
H2SO4/ HO Ac
SO3H Fe
Fe
SO3H
Ac2O AlCl3
C O C H3
Fe C O C H3
HNO 3 [O ]
+
Fe
➢解释
2021/7/9
杯烯
为何具有芳香性?
+-
……….
12
7.1.3 .2 中环芳烃结构
3. 反同芳香性
反同芳香性是指:共平面,π电子数与p电子总数为4n,
共平面的原子均为sp2或sp杂化的轮烯,带有不与轮烯共平面 的取代基或桥。
通常情况下,具有芳香结构或同芳香结构的物质4n+2体 系,不易得到或失去电子成为反芳香结构或反同芳香结构的 4n体系,因为芳香结构和同芳香结构比反芳香结构和反同芳 香结构的稳定性好。
1
89 2
7
3610+45薁
1.0D
+
五元环和七元环均 有芳香性,亲电取 代反应主要在五元 环上发生,1,3位 易被取代。
2021/7/9
15
2. 八元环
环辛四烯是非芳香性的。在金属钾的作用下,环辛四烯可转 变为环辛四烯负离子。分子的形状由非平面型转化成平面八边形, π电子数为10,符合Huckle规则,构成了芳香体系。
有机物的芳香性
简介有机物是一个广泛的术语,包括从简单的碳氢化合物到复杂的聚合物等各种分子。
芳香度是有机物的一个重要属性,因为它可以影响材料的物理和化学特性。
芳香性是指存在某些类型的化学键,从而产生独特的气味或味道。
本文将探讨有机物中芳香度的概念,它在各种应用中的重要性,以及如何测量和操纵它。
定义和特征芳香性被定义为有机分子中存在某些类型的化学键,从而产生独特的气味或味道。
这些键被称为共轭双键,其特点是电子云脱域。
电子的脱域使分子中的稳定性增加,这就是为什么芳香族化合物往往比非芳香族化合物更稳定。
此外,由于电子密度增加,芳香族化合物往往比非芳香族化合物更具活性。
最常见的芳香族化合物类型是苯环,它由六个碳原子组成,呈六边形排列,其间有交替的单、双键。
这种结构产生了一种独特的气味或味道,通常被描述为甜味或辛辣味。
其他常见的例子包括呋喃环和噻吩环,它们分别有五个和四个碳原子。
重要性芳香性在许多不同的应用中发挥着重要作用,从医药到食品生产。
在医学上,由于芳香族化合物与非芳香族化合物相比具有更强的反应性和稳定性,因此经常被用作药物的活性成分。
例如,许多抗生素含有芳香环,如苯或噻吩环,作为活性成分对抗细菌或病毒。
同样,许多药品含有芳香环,作为活性成分对抗某些疾病或状况,如癌症或糖尿病。
在食品生产中,芳香化合物由于其独特的气味和味道,经常被用作调味剂或香料。
例如,香兰素是一种重要的调味剂,由于其甜美的香草香气和味道,被用于许多食品,如冰激凌和巧克力。
同样,丁香酚因其宜人的丁香香味而被普遍用于香水中。
芳香性在材料科学中也起着重要作用,因为它对物理特性如溶解度和熔点有影响。
例如,多芳烃(PAHs)是具有低熔点的高溶解性材料,由于与其他具有类似结构但没有芳香环的碳氢化合物相比,它们具有更强的溶解性和低熔点,因此可用于各种应用,如涂料或润滑剂。
测量和操作芳香度可以使用各种技术进行测量,如核磁共振(NMR)、红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、质谱(MS)、X射线晶体学(XRC)等,取决于所研究的化合物类型。
有机化合物的芳香性.
环戊二烯负离子轨道表示式
环戊二烯负离子轨道结构
环庚三烯正离子
环庚三烯正离子盐如溴化物具有芳香性。环庚三烯正离子 是容易从氯化环庚三烯得到的,它的水溶性和IR光谱都表明了 它的稳定性和对称性。
Br
现在我们知道,在芳香性分子中的芳环上,每个碳原 子各以 sp2杂化轨道相互交盖连结,构成环状平面,处在同
一环平面上的每个碳原子还剩下一个未杂化的 p原子轨道,
这些p轨道轴相互平行,于是相互间发生交盖重叠,构成所 谓“芳香大 π 键”,所有的 π 电子成为环绕整个环平面上下
运动的电子流,完全失去了它的定域性。这种芳香大π键又
薁具有明显的 极性,其中五元环 是负电性的,七元 环是正电性的。
+
_
NMR研究证明蓝烃的芳香性。蓝烃分子的化学活性相当 于一个活泼的芳香化合物。亲电取代很容易地发生在 1(3)位置 上,亲核取代发生在 4(8)位置上。蓝烃似乎不发生加成反应。 这样的化学活性也表明此烃的芳香性。
多环芳烃电子数的计算方法
杯烯(Calicene)
富勒烯与C60
称为非定域键(离域键).由于芳香大π键中的π电子离域的结果, 导致体系能量降低,键长平均化,环稳定性增加。这就是所
谓的芳香性。但目前,芳香性这个概念早已扩大到了非苯型
体系。
2. 休克尔规则
1931年,德国化学家休克尔(E. Hü ckel)用简单的分子轨 道计算指出,只有当π电子为4n+2的体系,它们的成键轨道在 基态时全部充满电子(有的还充满非键轨道),具有与惰性气 体相类似的结构,使体系趋于稳定,具有芳香性,从而提出了 一个判断芳香性体系的规则,称为休克尔规则,也叫做休克尔 4n+2规则。 休克尔提出,单环多烯烃要有芳香性,必须满足三个条件。 成环原子共平面或接近于平面,平面扭转不大于0.1nm; 环状闭合共轭体系; 环上π电子为4n+2的体系(n= 0、1、2、3……);
有机化合物的芳香性
环戊二烯负离子轨道表示式
环戊二烯负离子轨道结构
环庚三烯正离子
环庚三烯正离子盐如溴化物具有芳香性。环庚三烯正离子 是容易从氯化环庚三烯得到的,它的水溶性和IR光谱都表明了 它的稳定性和对称性。
Br
芳香性的含义是在不断发展的,经过一个由浅到深的过
程。随着人们对芳香化合物认识的不断深入,芳香性一词的
使用范围日益扩大,从最初的苯系化合物扩充到非苯系化合 物;由中性分子扩充到离子;由碳环化合物扩充到含杂原子 的环状有机物.
L/O/G/O
Thank You!
在休克尔规则的启示下,近20年合成许多芳香体 系的化合物,出现一系列非苯芳烃。
最初芳香性的定义着重于结构不饱和,但化学性质却相 对稳定的的“另类”有机化合物,如苯、萘、蒽等,它们具 有特殊的性质 ( 不容易发生加成反应而容易发生饱和结构化
合物的性质取代反应)—即芳香性。
0.1334nm
H H
[10]轮烯 环内氢原子间强烈排斥作用使 成环原子不共平面. π电子数10
[18] 轮烯
[22] 轮烯
芳香性
环内氢排斥力微弱,成环原 子共平面,π电子数4n+2
薁(azulene)
薁又名蓝烃,是一个蓝色的片 状物质,熔点 90 ℃ 。它是由一个七 元环和一个五元环稠合而成的。成 环原子的外围有十个π电子,符合休 克尔规则,故具有芳香性,可以发 生某些芳香亲电取代反应。
薁具有明显的 极性,其中五元环 是负电性的,七元 环是正电性的。
+
_
NMR研究证明蓝烃的芳香性。蓝烃分子的化学活性相当 于一个活泼的芳香化合物。亲电取代很容易地发生在 1(3)位置 上,亲核取代发生在 4(8)位置上。蓝烃似乎不发生加成反应。 这样的化学活性也表明此烃的芳香性。