•②芳香离子
_ 是否具有芳香性性？
H
Cyclopentadienyl anion 环戊二烯负离子
Strong
Base
H
H
sp3
Cyclopentadiene 环戊二烯
It is not aromatic compound
+ H+ _
sp2 Cyclopentadienyl anion 环戊二烯负离子
• 轨道数由参与共轭的原子数确定；再根据电 子数对轨道填充情况，即可对体系有无芳香 性作出判断，结果与Hückel 规则结论一致．
• 3 .化合物芳香性的判断 ①轮烯
[10]-轮烯
H H
(A)
(B)
(C)
• A是全顺式，B是反,顺,顺,顺,顺式，C是反, 顺,反,顺,顺式．都没有芳香性．
• 原因：角张力及环内两个氢的排斥力影响 分子的共平面性；[10]-环的不稳定性表现 为：容易热环化为双环体系。
向低场（7 ～8），屏蔽区则移向高场． • Ｆ．化学特性：易取代，难加成，难氧化
• 2．Hückel 4n+2规则
• Ａ： Hückel 规则的内容：含有4n+2个π
• 电子的平面共轭单环化合物应具芳香性．
• Ｂ： Hückel 规则的理论解释：
• 用分子轨道理论计算证明：凡含有 4n+2个的平面共轭单环体系，即为π电子 数恰好是成键轨道数的二倍．
• 休克尔规则只涉及单环体系，有关理论可用于多 环体系[只计算边缘的平面电子]。
芳香性
• 下列两种物质，酸性及偶极矩大的是：
A
COOH
B HOOC
Ａ偶极矩大于Ｂ Ｂ酸性大于Ａ
戊塔烯
+ 2e
戊塔烯的双负离子
• ④富烯体系 富烯:
环丙富烯：
Ph Ph
Ph Ph
杯烯
Ph
HXO + H3O+
一.芳香性
1.芳香性的一般讨论
早期:芳香化合物来源于植物精油树胶提取物,如苯 极其衍生物.它们都有芳香气味,当时化学家将有 机物分为芳香族化合物和脂肪族化合物.于是苯及 其衍生物的独特的化学性质就称为芳香性.
现代:由于环状共轭体系而具有特殊的稳定性结构， 易取代，难加成的性质----称为芳香性.
最近:有人提倡用光谱及磁的标准，磁有向性在平面 л电子体系中能受感应，并可用质子磁共振光谱 中位移到较低的场来鉴定
6
7
5N
8
N4
N9
H
3
Purine 嘌啉
二.芳香化合物的取代反应
1、 亲电取代 机理:
HE
E
E+Nu-
σ－络合物 （芳正离子） 例：硝化反应
HNO3 H2SO4
NO2
用硫酸催化硝基正离子的形成机理：
2H2SO4 HNO3
H3O+ 2HSO4- NO2+
用N2O5作反应物硝基正离子的形成机理：
O
O
pi-electrons are 6, follow HUCKEL'Rule It is aromatic compound
环戊二烯负离子的应用之一：
制备二茂铁：
Fe2+
- H-
+ HH
O
O
+ +
O HO
H
H
- H-
+
Cl Cl
Cl
SbCl5
Cl Cl
Cl
或
Cl t-Bu
t-Bu t-Bu
• ③稠环体系
必须说明:到现在为止,对芳香性这一概念还没有统 一定义
• 芳香化合物的特点： • Ａ.较高的C/H比 • Ｂ.键长趋于平均化 • Ｃ.分子共平面 • Ｄ.具有较大的稳定化能(共轭能,共振能) • Ｅ.有特殊的波谱:如苯: • UV: 184nm,204nm,254nm
IR: 3010cm-1,1600～1450cm-1, • NMR:存在反磁环流，使去屏蔽区内质子的δ值移
第五章：芳香性和芳香化合物的取代反应
本章主要内容: 一.芳香性 1.芳香性的一般讨论 2.Hückel 4n+2规则 3 .化合物芳香性的判断(轮烯体系,带电荷
环, 稠环体系,杂环及稠杂环体系)
• 二.芳香化合物的取代反应 • 1. 亲电取代反应 • 2. 芳环上亲核取代反应 • A. 加成－消除机理 • B. SN1机理 • C.消除－加成机理 （苯炔机理） • 三. 芳环上的取代反应及其应用 • 1. Friedel - Crafts 反应 • 2. Rosenmund - Braun 反应
注意：《有机化学》（五师大合编）说无芳香性。
其衍生物有芳香性：
H
H3C
CH3
Pyrene 芘
两对氢原子的相互作用，可使其成桥 键来消除掉，有芳香性
[18] - 轮烯
H
H
HH
HH H
有芳香性
[22] - 轮烯已被合成，具有芳香性。 某些[26] - 轮烯为平面的，有芳香性， 而一些[26] - 轮烯和[30] - 轮烯是非平面的，没 有芳香性。 大环难于达到充分有效的芳香化合物那样的电 子离域。
Ph
Ph
Ph
Ph
Ph
Ph
Ph
6.3 D
• 下面各化合物无芳香性：
: :
:: ::
• ⑤杂环及稠杂环体系
4
5
3
6
2
N1
Pyridine 吡啶
4
4
3
5
2
N H
1
Pyrrole 吡咯
4
3
5
2
O1
Furan 呋喃
5
N3
1N
6
2
N1
N
2
H
Pyrimidine 嘧啶
Indole 吲哚
4
3
5
2
S1
Thiophene 噻吩
• 用一个原子代替两个氢原子得1，6-桥-[10]环共轭多烯，有芳香性：
O
X
(D)
(E) X= O, CH2, NH, NCH3
• [14]-轮烯
HH HH
Ａ：
有两对氢原子会发生相互作用，共轭能不高， 芳香稳定性不明显
H
Ｂ：
H H
有３个环内Ｈ彼此干扰，共轭能也不 高．
但是，ＮＭＲ表明有反磁环流，键长也没有交替现象，说明 有芳香性．
N
N
O
O
O
NO2+
O
N O
O
+
N
O
O
NO2 H
芳正离子生成的一步是决定反应速率的一步
实验已经证实芳正离子的存在：
H3C
CH3 C2H5F/BF3
-80℃
CH3
亲电体的活性：
H C2H5
H3C
CH3 BF4-
CH3
m. p: -15℃
｛ 非常活
泼的：
NO2+ X+
XOH2+
SO3
RSO2+
2H2SO4 + HNO3 X2 + M Xn (X=Br,Cl )
例如：五元环共轭体系，其分子轨道数及其 能量如下图表示：
Ａ．当π电子数为４，则电子填充如下：
π电子数不是成键轨道数的２倍，因此无芳香 性．
Ｂ．当π电子数为５，则电子填充如下：
π电子数也不是成键轨道数的２倍，因此无 芳香性． Ｃ：当π电子数为６，则π电子数刚好是成键轨 道数的２倍，因此有芳香性
• 能级的确定方法：圆内接Ｎ边形法