非苯芳烃及芳香性判据

非苯芳烃及芳香性判据教学目标：了解非苯芳烃的结构特征及性质，掌握芳香性判据即休克尔（HUckel）规则。｛插入化学家小传｝教学重点：休克尔规则判断化合物或离子是否具有芳香性教学安排：G—>G；30min112基本概念：芳香性：环状闭合共轭体系，n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。一、芳香性判据——休克尔规则是不是具有芳香性的化合物一定要含有苯环？德国化学家休克尔而从分子轨道理论的角度，对环状化合物的芳香性提出了如下的规则，即休克尔规则：一个单环化合物只要具有平面离域体系，它的n电子数为4n+2（n=0，1，3,...整数），就有芳香性（当n>7时，有例外）。其中n相当于简并的成键轨道和非键轨道的组数（如图）。苯有六个n电子，符合4n+2规则，六个碳原子在同一平面内，故苯有芳香性。而环丁二烯、环辛四烯的n电Ji71*能

BJi71*能

B0-里————反键轨道二7…二:一一卄一一卄徘键轨道卄卄卄卄成键轨道卄卄机电子数4fiHrA机电子数4fiHrA环丙烯环丁二烯环戊二烯苯 环庚三烯环辛四烯正离子 负离子 正离手二负离手环冬烯怪（CnHn）的71分予轨道能级和基态电子构型A"子轨道能级的简易表示法（把正劣边形的一个顶角朝下放置，正多

边形中心相当于非键轨道的能量，每个角代表一个31轨道的能级）比31分子轨道的能级及基态电子构型凡符合休克尔规则，具有芳香性。不含苯环的具有芳香性的烃类化合物称作非苯芳烃非苯芳烃包括一些环多烯和芳香离子等。二、轮烯环多烯烃（通式CH）又称作轮烯（也有人把n>10的环多烯烃称为轮烯）。环丁烯、nn

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，可按休克尔规则判断，首先看环上的碳原子是否均处于一个平面内，其次看n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，n电子数为4n+2（n=4）,因此具有芳香性。又如［10］轮烯，n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。非苯芳烃及芳香性判据三、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n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n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（W）。因为它们都具有平面结构，且n电子数分别位2，2，6，6，符合4n+2（n分别位0，0，1，1）。（I） （II）（III）（IV）具有芳香性的离子也属于非苯芳烃。四、稠环体系与苯相似，萘、蔥、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n电子数分别为10和14,符合Huckel规则，具有芳香性。虽然萘、蔥、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HUckel规则来判断其芳香性。与萘、蔥、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n电子，也可用Huckel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n电子有10个，相当于［10］轮烯，符合HUckel规则（n=2），也具有芳香性。薁的偶极矩为3.335xlO-3C・m，其中环庚三烯带有正电荷，环戊二烯带有负电荷，可看成是由环庚三烯正离子和环戊二烯负离