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芳香性与休克尔规则精品PPT课件

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芳香性、离域π键和休克尔规则..共52页文档

芳香性、离域π键和休克尔规则..共52页文档
芳香性、离域π键和休克尔规则..
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46、寓形宇内复几时，曷见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！

芳香性的判断

芳香性的判断

苯既具有平面的离域体系，电子数也符合4n+2规则； 萘、蒽、菲等也满足休克尔规则，因此都具有芳香性。
专题一
芳香性与休克尔规则
二、非苯型芳香烃
一些不含苯环的环烯，因符合休克尔规则，故也具有 芳香性，此类烃叫做非苯芳香烃。
（一）轮烯
[10]轮烯
[14]轮烯 [18]轮烯
专题一
芳香性与休克尔规则
二、非苯型芳香烃
专题一
芳香性与休克尔规则
三、休克尔规则的修正
1954年伯朗特(Platt)提出了周边修正法，认为可以 忽略中间的桥键而直接计算外围的电子数，对Hückel规则 进行了完善和补充。
两个前提：
使尽量多的双键处在外周上； 处在外周内外的双键写成其共振的正负电荷形式；
专题一
芳香性与休克尔规则
三、休克尔规则的修正
（二）芳香离子
环丙烯 正离子
环戊二烯 负离子
环庚三烯 正离子
专题一
芳香性与休克尔规则
二、非苯型芳香烃
（三）稠合环系
薁（蓝烃），为青蓝色片状物，符合休克尔规则具有芳香性
薁能发生典型的亲电取Βιβλιοθήκη 反应，取代基主要进入1位专题一
芳香性与休克尔规则
判断下列是否芳香性？
16个电子
12个电子
8个电子
都具有芳香性！
专题一
芳香性与休克尔规则
芳香性与休克尔规则
萘、蒽、菲等含有苯环的化合物与苯具有类似的性质， 它们都具有芳香性。因而称之为芳香化合物。
环状化合物，稳定不易开环 高度不饱和，易发生亲电取代而不易发生加成反应
平面分子，具有共轭体系
专题一
芳香性与休克尔规则
一、休克尔规则
成环原子处于同一平面，形成一个闭合的环状π电子 离域体系，且π电子数为4n+2(n = 0,1,2…)时，化合物 具有芳香性。

芳香性、离域π键和休克尔规则共52页

芳香性、离域π键和休克尔规则共52页
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
芳香性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ离域π键和休克尔规则
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。

芳香性、离域π键和休克尔规则

芳香性、离域π键和休克尔规则

(b) 可以解释键角的变化 对于NH3与NF3，∠HNH＞∠FNF，
而对于PH3与PF3，∠HPH＜∠FPF。
两者是反序的，这是因为后者是由于F原子上
的孤对电子对占有P原子上的3d空轨道，增强了P原
子上的电子云密度，使成键电子对之间的排斥力增 大，所以键角变大。
超 共 轭 效 应
超 共 轭 效 应
C+

26 26
3个

6 6

18 19
休克尔规则 规则表明，对完全共轭的、单环的、平面多烯 来说，具有（4n+2）个 π电子（这里n是大于或等 于零的整数）的分子，可能具有特殊芳香稳定性。
每个C原子以SP2杂化，分别与两个 C及一个H原子成3个 键，剩余 一个p轨道，与杂化轨道垂直，N 原子SP2杂化，成三个单键，剩余 一个P轨道，一对孤对电子，最后 6 形成 。 4
(1)环丁二烯

环丁二烯不稳定
环丁二烯的取代衍生物有较 大的稳定性。1,2,3-三叔丁基 环丁二烯可以在-70℃的溶液 中存在一段时间

2，3，4-三叔丁基环丁二烯甲酸甲酯在室 温下可以分离出来。
它们环中的键长是不相等的，明显有单 键、双键的区别。前者为0.1506nm，后者 为0.1376nm。
(2) d－p π键的应用
(a) 可以解释共价分子几何构型 (SiH3)3N与(CH3)3N有不同的几何构型，前者为平
面三角形，后者为三角锥型。这是由于在(SiH3)3N中N 原子可以采取sp2杂化，未杂化的2p轨道（有一对孤对
电子对）可以“肩并肩”地与Si原子的3d空轨道重叠
而形成d－pπ键，使平面三角形结构得以稳定。 (CH3)3N中的C原子不存在d价轨道，所以N原子必须采 取sp3杂化，留给孤对电子对以合适的空间。

休克尔规则ppt课件

休克尔规则ppt课件

练习1： 指出下列化合物那些具有芳香性
⑴ =6
⑵ =8
⑶
=5
·
⑷
=4 +
⑸
⑹
sp=312
=8
⑺ =- 6 ⑻ =10
⑼ =6 ⑽
H=H18H
HHH
⑾
=6
CH2=CH-CH=CH-CH=CH2
①环状闭合共轭体系 ⑾ ⑼
②=4n+2 ⑵ 、⑶、 ⑷、⑸、⑹
3
作业
1、判断系列化合物哪些没有芳香性？
CH3
非苯芳烃
只有苯具有芳香性吗？ 苯有共轭同系物吗？
芳性(稳定性)——易取代，不易加成、氧化。
——比丁二烯反更 反芳性物质
活泼，很不稳定。
(共振能为负值)
——与辛四烯反应相 当。并非平面分子。
非芳性物质
1、休克尔规则 ——环状闭合共轭体系，如果：π电子数= 4n+2 (n=0,1,2,3,4,5)，具有芳香性。
CH3
①
②
③
④
-
⑤
⑥
⑦
·
4
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5
如果：π电子数= 4n，具有反芳性。 如果：π电子数≠ 4n≠ 4n+2 ，具有非芳性。 1
2、非苯芳烃的判断
=2 =6 =6 两环合计 =10
（1）单环 +
-
（2）稠环 +
（3）富烯
+ =2
两环分计
薁
- =6
=10
× （4）轮烯： H H
=14
HH HH
＞26，休克规则无效
=18
HHH HHH
2

有机化学第7章,ppt课件

有机化学第7章,ppt课件

7.4.1 反应类型及反应机理
1. 亲电取代反应概述
+
+ E
HEsp3杂E化sp2杂化
+
E
+
+ -H
+H+
亲电试剂 π络合物 σ络合物 取代苯
+H E H E+
讨论：1.当过渡态 + 比 + 稳定时，中间体 σ
络合物较难形成，一旦形成后很快转化成产物。
+H E
H E+
2.当过渡态 + 比 + 能量相近时，
ψ3
无节面
ψ1 苯的π 电子分子轨道重叠情况
7.3 单环芳香烃的物理性质
物理性质 苯和其同系物的芳烃一般都溶剂，如 乙醚、CCl4 、石油醚等非极性溶剂。具有一定 的毒性，吸入过量苯蒸气，急性中毒引起神经性 头昏，并可发生再生障碍性贫血，急性白血病； 慢性中毒造成肝损伤。
4. 6电子体系有中性分子、碳正离子和碳负离子。 —
苯
环 戊 二 烯 负 离 子
3. 10 π电子体系（ n=2）
环辛四烯双负离子
126°46 ' 0.1334nm2K, THF
K
=
= 2K+
0.1462nm
K
成环C不在同一平面 无
π 电子=8
芳
不能形成环状共轭体系 性
成环C在同一平面 有芳 π 电子=10 n=2 性
三苯甲烷
萘
7.1.2 按4n+2规则的n分类
1. 2 π电子体系（ n=0）
2.
具两个电子的环状结构是稳定的，有芳香
Ph性。
Ph
Ph Ph
+

芳香性的判断

14e
同芳香性
• 同芳香性是指共平面，π电子数为4n+2，共面旳 原子均为sp2或sp杂化旳轮烯上带有不与轮烯共 平面旳取代基或桥。如：
H
R
10e 14e
反同芳香性
• 反同芳香性是指共平面，π电子数为4n，共面旳 原子均为sp2或sp杂化旳轮烯上带有不与轮烯共 平面旳取代基或桥。如：
4e
8e
同芳构造旳物质得到或失去电子成为4n体系是极 难旳，因为要生成更不稳定旳反同芳构造。
反芳香性
• 轮烯，共平面，π电子数为4n，共面旳原子均为 sp2或sp杂化)，它旳稳定性不大于同类开链烃。如：
稳定性：
>
>
非芳香性
• 非芳香性分子不共平面旳多环烯烃或电子 数是奇数旳中间体。如环辛四烯、10-轮烯、 14-轮烯等。
HH
H
H HH
3e
5e
•10-轮烯、14-轮烯均是因为内H旳位阻使其不能共 平面。将14-轮烯中旳一种双键换成三键，因为消 除了两个氢旳位阻，而具有芳香性。
芳香性旳判断
• 1931年德国化学家休克尔(Hückel)从分子轨道理论 旳角度,对环状多烯烃(亦称轮烯)旳芳香性提出了如 下规则，即Hückel规则。
• 其要点是:化合物是轮烯,共平面, • 它旳π电子数为4n+2 (n为0,1,2,3…,n整数), • 共面旳原子均为sp2或sp杂化。
1954年伯朗特(Platt)提出了周围修正法，以为能 够忽视中间旳桥键而直接计算外围旳电子数，对 Hückel规则进行了完善和补充。
Hückel理论旳修正
• 周围修正法 • 某些稠环烃可将之看成轮烯。 • 画经典构造式时，应使尽量多旳双键处于轮
烯上，处于轮烯内外旳双键写成其共振旳正 负电荷形式，将出目前轮烯内外旳单键忽视 后，再用Hückel-Platt规则判断芳香性。

芳香性与休克尔规则PPT课件


C60的体积与病毒活性中心的孔穴大小相匹配，有可能 堵住洞口，切断病毒的营养供给。研究表明：富勒烯 类化 合物在抗爱滋病毒，酶活性抑制、切割DNA、光动力学治 疗等方面具有独特的功效。富勒烯化合物在生化、医学、 药物学等领域具有良好的应用前景。
.
15
它无芳香性。
.
12
作业
P67 作业本 3（单数） 、4、6、9、 10（写出相关方程式）
自己做 3（双数）、 5、7、8、12
.
13
.
14
三维球形芳香分子——富勒烯 C60
C60是由60个碳原子组成的球型分 子，包含12个五元环和20个六元环。其 分子中的杂化轨道界于石墨的sp2和金 刚石sp3杂化之间，σ键沿球面方向， 而键则垂直分布在球的内外表面，形成 3维球状芳香分子。
第4.3节 芳香性与休克尔规则 ( aromatic and Hückel Ruቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe)
主要内容 休克尔(Hückel)规则 重要的非苯型芳香烃
.
1
学习要求
1.理解和掌握非苯芳烃的休克尔 （E.Hückel）规则。
2.掌握几种具有芳香性环多烯
.
2
一 休克尔规则
例如：
6个π 电子 n=1
10个π 电子 n=2
环戊二烯负离子和环 庚三烯正离子稠合
78 6
54
1 2
3
天 蓝 色 片 状 固 体 ， 熔 点 90° 含 10个 π电 子 ， 成 环 C都 在 同 一 平 面 是 闭 环 共 轭 体 系 ， 有 芳 性
抗菌和镇痛等作用。
.
11
只有环戊二烯负离子、环庚三烯正离子和环辛
四烯二负离子满足HÜ ckel规则，具有芳香性，其

芳香性、离域π键和休克尔规则



Fe
(4) 环庚三烯正离子
七元环的环庚三烯正离子含有6个π电子，按照Hü ckel 规则应具有芳香性。


环庚三烯与溴加成得到二溴化物，后者在 700C时加热失 去一分子溴化氢得一黄色物质，在乙醇中重结晶得黄色棱 状晶体,NMR谱显示δ=9.18ppm单峰，表明为芳香对称结构.
(5) 环壬四烯负离子
+
H H H
H CH3-CH 即 H C CH3 H 。+ 2 C
+
H
C C
+
H H H H
9个 H 超共轭
6个 H 超共轭
H CH3－CH2 即 。 1 C+
+
H H
C
C H
+
H
+
CH3 即
H
C H
+
H
3个 H 超共轭
无 H 超共轭
∴ C+稳定性：3°＞2°＞1°＞CH3+ 同理，自由基的稳定性：3°＞ 2°＞1°＞· CH3
（6）[18]轮烯

[18]轮烯具有芳香性。这个环大到足以使环内 氢不再互相排斥，环也没有角张力。X-射线衍射测 定这个环是平面的，键长0.138至0.142nm，不是 交替键长。核磁共振谱显示有反磁环流，分子的化 学性质也属芳香性类型。
更大的轮烯如[20]轮烯、[22]轮烯、 [24]轮烯均已合成。核磁共振显示只有 [22]轮烯是芳香性的，而[20]轮烯、 [24]轮烯均无芳香性，说明休克尔规则 普遍适用于这些轮烯。
自由基的稳定性
CH2 CHCH2
均裂
H
CH2
CHCH2
H
H=359.8kJ/mol (88kcal/mol)

芳香烃结构及芳香性


13
芳香烃结构与芳香性(休克尔规则的理论解释）
反键
成键 环戊二烯负离子
14
反键
成键 环庚三烯负离子
§5 杂环芳烃
N
S
O
N
吡咯
噻吩
呋喃
吡啶
孤对电子参与共轭 π电子数为4n+2，接近平面，有芳性
15
§6 稠环芳烃
萘
蒽
菲
奥
结构特征：总π电子数为4n+2，平面，环状。
16
芳香烃结构与芳香性
平面 环状共轭 4n + 2 芳香烃结构，芳香性
描述并不准确，有很多例外。
HO
N
+3 H 2
N
N
吡啶 有芳香性 奇臭无比
4-松油醇 无芳香性 茶树香油
反应条件只需要 Na + C2H5OH
2
§2 近代芳香理论
* 芳香烃有环状结构，芳环主体是平面的
* π电子形成环状共轭体系 * 环上的每一个原子必须是SP2（或SP)杂化 * 参与共轭的π电子数为4n+2 * 体系能量特别低 * 能检测到反磁环流
7
§3 轮烯
环辛四烯三种构象
π电子数为4n，扭转张力使之偏离平面，电子云不能互 相交盖，无反芳性，属于非芳香性
8
芳香烃结构与芳香性(休克尔规则的理论解释）
反键 非键
成键 环辛四烯
两个电子在非键轨道上 非键轨道参与环状共轭
9
§3 轮烯
构象1
构象2Biblioteka 构象3环葵五烯 π电子数为4n+2，扭转张力使之偏离平面，电子云互 相交盖程度小，表现微弱芳香性。
10
§3 轮烯
平面
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平面正八边形的大π离域体 系，π电子数为10，符合4n ＋2(n=2)规则，具有芳香性。
(二) 薁（azulene）——C10H8 （蓝烃）
π电子数为10，符合4n＋2(n=2)规则，具 有环状平面共轭体系，具有芳香性。
环戊二烯负离子和环 庚三烯正离子稠合
78 6
1 2
天 蓝 色 片 状 固 体 ， 熔 点 90° 含 10个 π电 子 ， 成 环 C都 在 同 一 平 面
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3
是闭环共轭体系，有芳性
抗菌和镇痛等作用。
只有环戊二烯负离子、环庚三烯正离子和环辛 四烯二负离子满足HÜ ckel规则，具有芳香性，其 它无芳香性。
作业
P67 作业本 3（单数） 、4、6、9、 10（写出相关方程式）
自己做 3（双数）、 5、7、8、12
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
休克尔规则——判断芳香性体系的规则， 满足三个条件。
(1)成环原子共平面或接近于平面 ； (2) 环上的每个原子采取sp2，具有相互平行的p 轨道； (3) 环状闭合共轭体系; (4) 环上π电子数为4n+2 (n= 0、1、2……)；
休克尔规则把芳香性概念由苯系芳烃扩展到 非苯系芳香烃，以致于扩展到芳香杂环化合物中。 凡符合休克尔规则，表现出芳香性，但不具有苯 环的烃类化合物，称作非苯系芳烃。
第4.3节 芳香性与休克尔规则 ( aromatic and Hückel Rule)
主要内容 休克尔(Hückel)规则 重要的非苯型芳香烃
学习要求
1.理解和掌握非苯芳烃的休克尔 （E.Hückel）规则。
2.掌握几种具有芳香性环多烯
一 休克尔规则
例如：
6个π 电子
n=1
10个π 电子 n=2
苯、萘是平面型分子，分子中存在着环状的 闭合共轭体系，π电子云高度离域，所以具有 “芳香性”。
但有些不具有苯环结构的烃类化合物，也具 有一定的“芳香性”。这类化合物称为非苯系芳 香烃。
1931年，休克尔（E.Huckel）提出了一个 判断芳香性体系的规则。
如果一个单环状化合物具有平面的离域体系， π电子数为4n+2（n=0,1,2,…整数），就具有芳香 性。这就是休克尔规则，也叫做4n+2规则。
3 环庚三烯正离子
环庚三烯正离子具有环状平面共轭体系，具 有6个π电子， 6个π电子完全离域，符合4n＋2 （n=1）规则，具有芳香性。
4. 环辛四烯二负离子
环辛四烯
π电子数为 8，不 符合 4n＋2休克尔 原则，本身没有芳 香性；8个碳原子 不在一个平面上， 构成一个船形。
2e
从外界得到2个电子 环辛四烯二负离子
二 重要的非苯型芳香烃 （一） 环多烯离子
环丙烯正离子、环戊二烯负离子性。
1 环丙烯正离子
环丙烯正离子，具有2个π电子， 2个π电子 完全离域，平均分布在3个碳原子上，符合4n＋2 （n=0）规则，具有芳香性。
2. 环戊二烯负离子
环戊二烯负离子 ，具有6个π电子， 6个π电 子完全离域，符合4n＋2（n=1）规则，具有芳 香性。