芳香性判断技巧

苯等一些化合物的结构及芳香性苯的结构一、凯库勒（Kekule）式1865年凯库勒从苯的分子式出发，根据苯的一元取代物只有一种，说明六个氢原子是等同的事实，提出了苯的环状构造式。

因为碳原子是四价的，故再把它写成简写为称为：这个式子虽然可以说明苯分子的组成以及原子间连接的次序，但这个式子仍存在着缺点，它不能说明下列问题第一、既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应？第二、根据上式，苯的邻二元取代物应当有两种，然而实际上只有一种。

凯库勒曾用两个式子来表示苯的结构，并且设想这两个式子之间的摆动代表着苯的真实结构：由此可见，凯库勒式并不能确切地反映苯的真实情况。

二、苯的稳定性氢化热是衡量分子内能大小尺度。

氢化热越大分子内能越高，越不稳定；氢化热越低，分子内能越低，分子越稳定。

1、的氢化热为119.6kj/mol2、如果苯的构造式用凯库勒式表示的话，苯的氢化热为环己烯氢化热的三倍。

119.6＊3=358.8KJ/mol3、实际上苯的氢化热是208.4KJ/mol,比预计的数值低150.4KJ/mol.这是由于苯环中存在共轭体系，π电子高度离域的结果，这部分能量为苯的共轭能或离域能。

从上所述，我们可以认识到苯分子具有较低的内能，分子稳定，是一种具有特殊稳定性的物质。

三、苯分子结构的价键观点根据现代物理方法（如X射线法，光谱法等）证明了苯分子是一个平面正六边形构型，键角都是120o ,碳碳键的键长都是0.1397nm。

按照轨道杂化理论，苯分子中六个碳原子都以sp2杂化轨道互相沿对称轴的方向重叠形成六个C-C σ键，组成一个正六边形。

每个碳原子各以一个sp2杂化轨道分别与氢原子1s轨道沿对称轴方向重叠形成六个C-H σ键。

由于是sp2杂化，所以键角都是120o,所有碳原子和氢原子都在同一平面上。

每个碳原子还有一个垂直于σ键平面的p轨道，每个p轨道上有一个p电子，六个p轨道组成了大π键。

四、苯的分子轨道模型分子轨道法认为六个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 。

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（C6H6）的C/H原子比为1﹕1；萘（C10H8）的C/H原子比为1.25﹕1；富勒烯（C60、C70）的C/H原子比甚至为∞。

而脂肪族分子，除乙炔（C2H2）、丁二炔（C4H2）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。

32芳香性的判别主要内容31芳香性的概念33芳香性化合物的结构特征与反应性34知识拓展：C50、C60 富勒烯的材料性能一、芳香性概念芳香化合物（Aromatic compound）也称气味成分、芳香成分、香味成分或香料成分，是一种具有气味或味道的化合物。

芳香性（Aromaticity）“芳香的（aromatic）”概念最早在1855年由August Wilhelm Hofmann在论文中提出，是指含苯基一类化合物的味觉特性。

一、芳香性概念一、芳香性概念一、芳香性概念芳香性（Aromaticity）1931年物理化学家Erich Armand Arthur Joseph Hückel首次建模，提出苯稳定性的量子力学基础。

芳香性：是指分子具有环状闭合共轭体系，π电子高度离域，具有离域能（共轭能），体系能量低，分子结构很稳定。

（结构特性）面芳香性----→3D芳香性二、芳香性的判别6个π电子(n=1)；有芳香性电子(n=2)；有芳香性二、芳香性的判别血红素Heme含22个π电子(n=5)，有芳香性。

二、芳香性的判别例2 非苯系烃：环状分子、正、负离子二、芳香性的判别例2 非苯系烃：环状分子、正、负离子有芳香性环戊二烯负离子环辛四烯双负离子10个电子迁移，每环6个π电子共平面或近平面，扭转≤0.1nm［10］轮烯［14］轮烯面性被破坏，无芳香性。

二、芳香性的判别例4 杂环化合物的芳香性？？？吡啶吡咯π电子数6个例4 杂环化合物的芳香性（续）π电子数6个环戊烯基负离子吡咯呋喃噻吩例4 杂环化合物的芳香性（续）嘧啶咪唑π电子数6个三、芳香化合物结构特征与反应性苯的稳定性-共轭能环己三烯苯分子基态的性质环骨架很稳定。

不容易被化学试剂所破坏。

抗磁性。

环状闭合共轭体系，电子高度离域，基态分子受外磁场诱导产生抗磁性环电流。

芳香性化合物反应表现---与不饱和烃相比易取代； 难加成； 难氧化。

三、芳香化合物结构特征与反应性三、芳香化合物结构特征与反应性四、知识拓展富勒烯Fullerene-结构与性能 三维分子芳香性？？？富勒烯芳香性-C60？C50？1.1960年代非面芳香结构受关注，碗烯被合成，C60H60有拓扑结构；2.1971年日本大泽映二在《芳香性》书中描述了C60分子设想；3.1985年英国克罗托(H.W.Kroto)等获得C60的质谱图，以建筑学家姓名命名C60：Buckminster Fuller ene，即富勒烯Fullerene；4.1990年，克利斯莫等第一次报道大量合成C60的方法；5.1995年，伍德制备开孔富勒烯；6.1996年，克罗托等3人因发现富勒烯获诺贝尔奖；7.2000年，Andreas Hirsch提出电子计数规则：π电子数若满足2(N+1)2，则该三维分子有芳香性。

碳环化合物的芳香性1芳香性，非芳香性，反芳香性，同芳香性及反同芳香性的判断芳烃一般具有苯环结构，它们是环状闭合共轭体系，π电子高度离域，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，不易进行加成和氧化反应，即具有不同程度的芳香性。

是不是具有芳香性的化合物一定具有苯环？1931年德国化学家休克尔(Hückel)从分子轨道理论的角度，对环状多烯烃（亦称轮烯）的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，它的π电子数为4n+2（n为0，1，2，3…，n 整数），共面的原子均为sp2或sp杂化。

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。

但仍有一些不足之处[1]。

1.1芳香性一些稠环烃也可将之看成轮烯，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Hückel －Platt规则判断。

（1）双键碳处在不与轮烯共用的内部，计算电子时，只计算轮烯上的电子，内部的不记。

下面的化合物A和D周边分别有双键6个和5个，如此时判断他们的芳香性就会造成错误。

而它们的B和E式分别有双键7个和6个，将内部的双键写成其共振的正负电荷形式C 和F后，将出现在轮烯内外的单键忽略后，用Hückel－Platt规则判断得A为芳香性物质，而D不是芳香性物质。

A B CD E F14e12e（2）双键与轮烯直接相连，计算电子时，将双键写成其共振的电荷结构，负电荷按2个电子计，正电荷按0计，内部不计。

如下面物质均有芳香性：14e10e6e6eOO2e6eOO6e10e2e6e（3）轮烯内部通过单键相连，且单键碳与轮烯共用，单键忽略后，下列物质萘、蒽、菲均有芳香性：10e8e12e14e12e14e（4）轮烯外部通过单键相连，且单键碳与轮烯共用，单键忽略后，分别计算单键所连的轮烯的芳香性，下列物质均有芳香性：1.2反芳香性反芳香性是指化合物共平面，它的π电子数为4n （n 为0，1，2，3…，n 整数），共面的原子均为sp 2或sp 杂化的轮烯，它的稳定性小于开链烃。

有机化学基本理论主讲人：史达清3. 芳香性芳香性化合物的特点：（1）较高的碳/氢比例；（2）键长的平均化；（3）分子的共平面性；（4）共轭能；（5）特征光谱（在1H NMR 出现环电流，使环上质子化学位移移向低场）；（6）化学性质（结构具有特殊稳定性，易被取代，不易被加成和氧化）。

芳香性的判据休克尔（Hückel）规则：在由sp2杂化碳原子组成的平面单环体系中，含有4n+2 个π 电子的体系将具有与惰性气体相类似的闭壳层结构，从而显示出芳香性。

在具体判断时，不能仅从4n+2 个π电子数进行判断。

一般要同时满足以下三个条件才具有芳香性：（1）闭环共轭体系；（2）成环的所有的原子在同一个平面上(即共平面) ；（3）4n+2 个π 电子举例：（1）环丙烯衍生物（2）环丁二烯衍生物（3）环戊二烯衍生物（4）环庚三烯衍生物（5）环辛四烯衍生物（6）轮烯类化合物其实对于单环共轭多烯，只有当成键轨道或非键轨道完全填充满电子时，才具有闭壳层结构。

如下图所示：（7）稠环芳烃一般，4n+2 规则只适用于平面单环体系，不适用于稠环体系。

对于稠环体系只能用分子轨道法经计算后确定成键轨道、非键轨道和反键轨道数目来看能否形成封闭的π 电子壳层而确定。

对较为简单的多环体系，其中没有三个以上的环所共用的原子，如果π 电子数为4n+2 ，则可以判别该体系是芳香性的。

（8）杂芳环化合物杂芳香性化合物是环上有杂原子取代的具有4n+2 个π 电子并显示芳香特点的化合物，它可以分为两类，一类是利用体系中杂原子上未共享电子对的一些化合物。

例如呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑等。

这些化合物中的氧、氮或硫原子上的未共享电子对和二烯部分的四个π 电子结合得到一个 6 π 电子的4n+2 离域体系。

它们的芳香性大小是：噻吩>吡咯>呋喃。

另外一类是环上杂原子上的未共享电子对并未参与芳香性稳定化作用，例如吡啶、嘧啶等。

此外，还有一些以氮为中心原子的周边共轭体系，例如环[3.2.2]嗪、环[4.4.3]嗪也都是稳定的芳香性化合物。

芳香性判断--休克尔规则--∏电子的计算
(2007-04-08 18:08:03)
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对于芳香性的判断,一般我们使用休克尔规则,他主要包含两个方面的中心思想:一是体系应该是一个闭合共平面的共轭体系;二是共轭体系中∏电子数应该满足4n+2,n的值大于等于0,取整数.
在这里主要讨论电子数的计算问题.
1、共轭体系中，一个不饱和C算一个∏电子。

2、对于带电的离子体系：
①、正电
a、如果正电带在饱和C上，则∏电子数不增加也不减少
b、如果正电带在不饱和C上，则∏电子数随正电荷数目的增加相应的减少。

即带
几个正电荷就减少几个∏电子。

②、负电
a、若负电带在饱和C上，则带一个负电增加2个∏电子。

b、若负电带在不饱和C上，则带一个负电增加1个∏电子。

有机化学基础知识点整理芳香性和芳香化合物的性质芳香性和芳香化合物的性质有机化学是化学领域中的一个重要分支，研究有机物的结构、性质和合成方法等。

芳香性和芳香化合物是有机化学中的重要概念和研究内容之一。

本文将对芳香性和芳香化合物的基础知识点进行整理。

一、芳香性的概念芳香性是指含有芳香环结构的化合物所特有的性质或现象。

它是由芳香环中的π电子云形成的高度共轭体系所决定的。

具备芳香环结构的化合物表现出一系列独特的性质，包括稳定性高、反应活性低、呈现特殊的气味等。

二、芳香性的规则和条件1. 符合Hückel规则Hückel规则是判断一个化合物是否具备芳香性的一个重要准则。

根据Hückel规则，一个环状分子具备芳香性必须满足：- 分子是平面的；- 分子中含有 4n+2 个π电子，其中 n 是非负整数。

2. 产生高度共轭体系芳香性是由共轭体系中的π电子云形成的，因此产生芳香性的分子通常具有大范围的共轭结构。

对于苯环来说，由于其电子云在整个环上共轭，因此苯是最简单的芳香化合物。

3. 具备极性芳香化合物中的芳香环带有电负性较大的原子团，如氧、氮等，因此具备一定的极性。

然而，芳香化合物整体上常表现出较弱的极性，主要由于π电子在环上的扩散。

三、芳香化合物的性质1. 化学稳定性芳香化合物的共轭结构使其更加稳定。

对于具有芳香性的化合物，由于能量更低，其化学稳定性也相对较高。

这也是为什么芳香化合物常用作药物、染料和香料等方面的原料。

2. 同位素标记由于芳香化合物的稳定性，可以通过同位素标记来追踪其在化学反应中的转化过程。

同位素标记技术在有机化学的研究和应用中扮演着重要的角色，有助于揭示化学反应的机理和动力学。

3. 气味和香味芳香化合物常常具有独特的气味和香味，广泛应用于香水、香料和食品添加剂等方面。

因为芳香化合物形成的芳香环结构能够与嗅觉受体结合，产生特殊的感官效应。

4. 光谱特性芳香化合物在红外光谱、紫外光谱和核磁共振光谱等光谱中表现出特殊的峰值和吸收特性，这对于准确鉴定和表征芳香化合物具有重要意义。

有机化学中的芳香性与反芳香性有机化学是研究有机化合物的合成、性质和结构的学科。

其中，芳香性和反芳香性是有机化学中常见的概念。

本文将讨论芳香性与反芳香性的定义、特征以及其在化学反应和有机合成中的应用。

一、芳香性的定义和特征芳香性最早是由德国化学家奥古斯特·考库勒于1825年提出的。

它是指一类分子具有稳定的环状结构，并且在化学反应中表现出与它们的结构有关的稳定性、活性和特殊性质。

具有芳香性的分子通常由苯环（C6H6）或类似结构组成，其中每个碳原子都与一个氢原子相连，并且有共轭的π电子体系。

这种π电子体系的存在使得芳香性分子具有以下特征：1. 稳定性：芳香性分子相对稳定，不容易发生化学反应，尤其是加成反应。

2. 共轭系统：具有芳香性的分子的π电子呈现共轭结构，形成共轭系统。

这种共轭能够提高分子的稳定性。

3. 共平面性：芳香性分子中的原子排列通常呈平面结构，由于π电子的共轭作用，这种平面结构也增强了分子的稳定性。

4. 可遵守6π电子规则：具有芳香性的分子必须满足Hückel的4n+2（n为整数）规则，即共轭体系中π电子的数目必须为6的倍数加2。

二、反芳香性的定义和特征反芳香性是与芳香性相对应的概念。

反芳香性分子也有稳定的环状结构，但其具有与芳香性相反的特征。

反芳香性分子通常由四个或更多的π电子构成的环状结构组成。

与芳香性相比，反芳香性分子有以下特征：1. 不稳定性：反芳香性分子相对不稳定，容易参与化学反应，并且往往表现出高反应活性。

2. 不遵守6π电子规则：与芳香性分子不同，反芳香性分子不遵守Hückel的4n+2规则，其π电子的数量不是6的倍数加2，而是4n（n为整数）。

3. 反共轭系统：反芳香性分子的π电子体系呈现反共轭结构，不同于芳香性分子中的共轭结构。

4. 异常活性：由于反芳香性分子的不稳定性，容易发生环扩张、开环反应等化学反应。

三、芳香性与反芳香性的应用芳香性和反芳香性不仅仅是有机化学的基础概念，还在各种化学反应和有机合成中发挥着重要作用。